242111 2_2564 Laboratory

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. คำนวณหามวลโมเลกลุ เฉลี่ยโดยความหนดื ( M v ) ของพอลไิ วนลิ แอลกอฮอล์ จากสมการ Mark-

Kuhn-Houwink-Sakurada, [ ] = KM a โดยในกรณีของพอลไิ วนลิ แอลกอฮอล์ ในน้ำท่ี 25 C̊ ค่า
v

K = 2.0 x 10−4 mL / g และคา่ a = 0.76 242111: Physical Chemistry and Applications

5. คำนวณหามวลโมเลกลุ เฉล่ียโดยจำนวน ( M n ) ของพอลิไวนลิ แอลกอฮอล์ จากสมการ (28)

คำถาม (Questions)
1. การท่ีความหนดื ของของเหลวมคี ่าตา่ งกันนัน้ มปี ัจจัยมาจากสาเหตใุ ดบา้ ง? อธบิ ายพร้อมท้งั บอกเหตผุ ล
มาโดยละเอียด
2. ขดี จำกัดของวิธีการหามวลโมเลกุลโดยการวดั คา่ ความหนืดมอี ะไรบา้ ง
3.จงเขียนโครงสรา้ งทางเคมขี องพอลิไวนลิ แอลกอฮอล์และแสดงการหานำ้ หนกั โมเลกลุ ของมอนอเมอรน์ ี้
ดว้ ย

4.จงคำนวณหาน้ำหนกั โมเลกุลเฉลีย่ โดยจำนวน ( M n ) ของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ เมือ่ ทราบวา่ พอลไิ ว

นิลแอลกอฮอล์ที่ใชใ้ นการทดลองมีคา่ degree of polymerization ( DPn ) เท่ากับ 1,700 -1,800

(โดยใช้สมการ DPn = Mn , เมือ่ M0 คอื นำ้ หนักโมเลกุลของมอนอเมอร)์
M0

เอกสารอา้ งอิง (References)
[1]* C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemaker. (2003). Experiments in Physical

Chemistry. 7th ed. McGraw-Hill. 318-327.
[2] Department of Chemistry. (2008). Physical Chemistry Laboratory, Faculty of

Science, Naresuan University.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คมู่ อื ปฏบิ ตั กิ ารวิชา 242111 50

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การทดลองที่ 5 242111: Physical Chemistry and Applications

การหาค่าพลงั งานก่อกมั มันตข์ องปฏกิ ริ ยิ าโบรไมด์และโบรเมตไอออนในสารละลายกรด

(Determination of the Activation Energy for the Reaction of Bromide and Bromate Ions in Acid Solution)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ (Learning objective) เพ่อื ใหน้ สิ ิตสามารถ
1. วดั อตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ า (rate of reaction) ท่ีอณุ หภมู ิต่างๆ ได้
2. ใช้สมการอาร์เรเนียส (Arrhenius equation) เพื่อหาค่าพลังงานก่อกัมมันต์ (activation

energy, Ea ) ของปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction) ระหว่างไอออนโบรไมด์ (bromide ion, Br- )
และไอออนโบรเมต (bromate ion, BrO3- ) ในสารละลายกรดได้

หลักการและทฤษฏี (Theoretical background)

การที่ปฏิกิริยาเคมีใดๆ จะเกิดขึ้นได้นั้น ตามทฤษฏีการชน (collision theory) กล่าวว่า จะต้อง
เกิดการชนกันของโมเลกุลอย่างน้อยสองชนิดที่ว่องไวต่อการเกิดปฏิกิริยา โดยการชนกันต้องมีความแรง
มากพอที่จะเกิดการแตกออกของพันธะและ/หรือการสร้างพันธะจนทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ได้ อย่างไรก็ตาม
การชนกันอย่างเดียวก็อาจไม่เพียงพอ จำเป็นต้องมีการชนที่ทำให้เกิดพลังงานมากกว่าหรือเท่ากับ
พลังงานก่อกัมมันต์ (activation energy, Ea ) ซึ่งในแต่ละปฏิกิริยาจะมีค่าพลังงานก่อกัมมันต์ไม่เท่ากัน

และพบว่าปฏิกริ ยิ าท่ตี า่ งกันยังสามารถเกดิ ขนึ้ ท่ีความเรว็ หรืออัตราเรว็ ที่แตกต่างกนั อีกดว้ ย
ในการทดลองนี้ นิสิตจะได้ทำการทดลองเพื่อศึกษาจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาระหว่างโบรไมด์และ

โบรเมตไอออนในสารละลายกรด ซึ่งจัดว่าเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction) ที่เกิดได้ช้าที่
อณุ หภูมิหอ้ ง เน่ืองจากมพี ลังงานก่อกัมมันต์สงู ประมาณ 56.67 kJ/mol ดงั สมการ (1)

KBrO3+ 5KBr + 3H2SO4 → 3K2SO4 + 3Br2 + 3H2O (1)

และสามารถเขยี นใหอ้ ยใู่ นรูปไอออนของปฏกิ ริ ิยารดี อกซ์ (redox reaction) ได้เปน็

BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

โดยไอออน K+ และไอออน SO24− ทำหน้าที่สเปคเตเตอร์ไอออน (spectator ion) คือ เป็น

ไอออนที่มีอยู่ในปฏิกิริยาแต่ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเนื่องจากมีอยู่เท่ากันในทั้งสองข้างของปฏิกิริยา
สมการที่ (2) มาจากการรวมกันของ 2 ครึ่งปฏิกิริยาคือ ครึ่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidation) และคร่ึง
ปฏกิ ิริยารดี กั ชนั (reduction) ดงั นี้

ค่มู ือปฏิบัติการวชิ า 242111 51

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

oxidation: 10Br- → 5Br2 + 10e-

reduction: 2BrO3- + 10e- + 12H+ → Br2 + 6H2O

redox: 2BrO3- + 10Br- + 12H+ → 6Br2 + 6H2O 242111: Physical Chemistry and Applications

or redox: BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O

อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถหาได้โดยการวัดอัตราการเกิดของโบรมีน (Br2) ซึ่งทำได้โดยเติมฟี
นอล (phenol) และเมทิลเรด (methyl red) ในปริมาณที่แน่นอน ลงในสารละลายผสมของไอออนโบร
ไมด์ (Br-) และไอออนโบรเมต (BrO3-) ท่ีมีสภาวะเป็นกรดทเี่ กิดจากการเตมิ กรดซัลฟวิ ริก (H2SO4)

การเติมฟีนอล (phenol) ที่ทราบปริมาณที่แน่นอน เพื่อต้องการให้ฟีนอล (phenol) เข้าทำ
ปฏิกิริยาแทนที่ได้อย่างรวดเร็วกับโบรมีน (Br2) (phenol สามารถเข้าทำปฏิกิริยากับ Br2 ได้เร็วกว่า
methyl red ถึงล้านเท่า) เนื่องจาก phenol มีหมู่ไฮดรอกซิล (hydroxyl group, –OH) ที่เป็นหมู่ว่องไว
(active group) สามารถให้อิเล็กตรอน (donate electron) เข้าไปในวงเบนซิน ทำให้ที่ตำแหน่งออโท
(ortho) และตำแหน่งพารา (para) ของวงเบนซิน มีความว่องไวอย่างมากที่จะเกิดปฏิกิริยาแทนที่กับ Br2
เกิดเปน็ สาร 2,4,6-Tribromophenol ขึ้น แสดงไดด้ ังปฏกิ ิรยิ าขา้ งลา่ งนี้

หลังจากที่ฟีนอล (phenol) กับโบรมีน (Br2) ทำปฏิกิริยากันหมดอย่างสมบูรณ์แล้ว โบรมีน (Br2)
ทเ่ี หลอื จงึ จะสามารถเข้าทำปฏกิ ริ ิยากบั เมทลิ เรด (methyl red) ทีเ่ ติมลงไปได้ จะเกดิ ปฏกิ ิรยิ าดงั นี้

คูม่ ือปฏบิ ัตกิ ารวิชา 242111 52

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

สิ่งที่เราสังเกตได้จากการทดลอง คือ ตอนเริ่มต้นสารละลายจะมีสีชมพู (pink solution) 242111: Physical Chemistry and Applications
เนื่องจากการใช้เมทิลเรด (methyl red) เป็นอินดิเคเตอร์ (methyl red เปลี่ยนสีในช่วง pH 4.4 - 6.2
จากสีแดงเป็นสีเหลือง หมายความว่า เมื่ออยู่ในสารละลายที่มี pH < 4.4 จะมีสีแดงและเมื่ออยู่ใน
สารละลายที่มี pH > 6.2 จะมีสีเหลือง) เมื่อโบรมีน (Br2) ที่เหลือเริ่มทำปฏิกิริยากับเมทิลเรด (methyl
red) จะทำให้สีของสารละลายค่อยๆ จางหายไปจนเป็นสารละลายไม่มีสี (colorless solution) ดัง
ปฏิกิริยาที่ได้แสดงให้เห็นข้างต้น ซึ่งในการทดลองครั้งน้ี จะจับเวลาที่ใช้ในการที่สารละลายเปลี่ยนจากสี
ชมพูเป็นไม่มีสี ที่อุณหภูมิต่างๆ ตั้งแต่ 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75 0C :ซ่ึงโดยทั่วไปแล้วมักพบว่า อัตรา
การเกิดปฏิกิริยา (rate of reaction) จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 0C เนื่องจากตาม
ทฤษฎีการชน กล่าวว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พลังงานจลน์ของโมเลกลุ (kinetic energy of molecules) ก็
จะสูงขึ้นด้วย ทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น เมื่อโมเลกุลเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็ว (speed) สูงขึ้น ทำให้
เกิดความถี่ในการชน (collision frequency) สูงขึ้นด้วย การชนกันของโมเลกุลก็จะมีพลังงานมาก
พอที่จะเอาชนะพลังงานก่อกัมมันต์ได้ จึงทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเร็วขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นน่ันเอง
จากขอ้ มลู ทไ่ี ดก้ จ็ ะสามารถนำไปหาคา่ พลงั งานก่อกมั มนั ต์ (activation energy, Ea ) ของปฏกิ ริ ิยานไ้ี ด้

ในการหาค่าพลังงานก่อกัมมันต์ (activation energy, Ea ) ของปฏิกิริยา สามารถทำได้โดย

อาศัยสมการของอาร์เรเนียส (Arrhenius equation) ซงึ่ ได้เสนอไว้เมอ่ื ปี ค.ศ. 1889 ตามสมการ (3) และ
(4)

− Ea (3)
(4)
k = Ae RT

หรอื ln k = ln A − Ea

RT

โดยที่ k คือ ค่าคงที่อตั รา (rate constant)
Ea คือ พลังงานก่อกมั มันต์ (activation energy) ของปฏกิ ริ ิยา (kJ/mol)

R คือ ค่าคงท่ขี องแกส๊ (gas constant) มคี ่า 8.314 J K-1 mol-1 หรือ 0.082 L.atm.K-1 mol-1
T คือ อณุ หภูมสิ ัมบูรณ์ (temperature, K)
A คือ พรีเอ็กซ์โปรเนลเซียสแฟกเตอร์ (pre-exponential factor) หรือความถี่ในการชน
(collision frequency) เรยี กวา่ แฟกเตอร์ความถ่ี (frequency factor) ซึ่งสามารถกำหนดให้เป็นค่าคงท่ี
สำหรับปฏิกิริยาใดๆ ได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมาก จัดได้ว่าเป็นปัจจยั ที่ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ (independent
of temperature)

คมู่ ือปฏิบัติการวชิ า 242111 53

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เม่อื พจิ ารณาปฏิกิริยาระหวา่ ง methyl red กับ Br2 ทเ่ี ปน็ กลไกขนั้ ทีเ่ กดิ ชา้ (slow) จงึ ถือเป็นขน้ั
กำหนดอตั รา (rate determining step) ดังปฏิกริ ยิ าทีแ่ สดงข้างลา่ งนี้

ถ้าปฏกิ ริ ิยานีเ้ ป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง (first order reaction) เมอื่ เทยี บกับความเขม้ ข้นของ Br2 242111: Physical Chemistry and Applications
อยา่ งเดียว เราจะเขยี นสมการกฎอตั ราไดเ้ ป็น

rate = − d[Br2 ] = k[Br2 ] (5)
dt

จากสมการ (5) ทำให้เราทราบวา่ เวลา (time, t(s) ) ทใ่ี ช้สำหรบั เสรจ็ สนิ้ การเกิดปฏกิ ิริยาจะเป็น

ส่วนกลับกับคา่ คงทอี่ ตั รา (rate constant, k ) กล่าวคอื k = 1 ดังนั้น หากแทนคา่ นี้ลงในสมการ (4) จะ

t

ไดส้ มการ (6) คือ

ln  1  = ln A − Ea (6)
 t  RT

ln t = Ea − ln A (7)
RT

หรอื อาจเขียนเปน็ log เม่อื ln x = 2.303log x จะได้

log t(s) = Ea  1  − log A (8)
2.303R  T (K ) 
 

เพราะฉะนั้น จากสมการ (8) หากสร้างกราฟความสัมพันธร์ ะหว่าง logt(s) เทียบกับ 1 ก็

T (K )

จะได้ความชัน (slope) คือค่า Ea ซึ่งสามารถนำไปหาค่า Ea ได้ และจุดตัดแกน y (y-intercept)
2.303R

คือค่า −log A ซ่ึงสามารถนำไปหาค่า A ไดเ้ ชน่ กัน

คู่มอื ปฏิบตั กิ ารวิชา 242111 54

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อปุ กรณใ์ นการทดลอง (Equipment) จำนวน 1 อนั 242111: Physical Chemistry and Applications
1. บีกเกอร์ (beaker) ขนาด 1 L จำนวน 3 อัน
2. บกี เกอร์ (beaker) ขนาด 100 mL จำนวน 2 หลอด
3. หลอดทดลอง (test tube) จำนวน 1 อนั
4. ปิเปตต์ (pipette) ขนาด 10 mL จำนวน 1 อนั
5. ปเิ ปตต์ (pipette) ขนาด 5 mL จำนวน 1 อนั
6. เทอร์โมมิเตอร์ (thermometer) จำนวน 1 เครอื่ ง
7. นาฬกิ าจับเวลา (stop watch)

สารเคมี (Materials)
1. สารละลายฟีนอล (phenol) เขม้ ขน้ 0.01 M
2. สารละลายโบรเมต/โบรไมด์ ( Br− / BrO3− )

3. กรดซัลฟิวริก (sulfuric acid, H2SO4)
4. เมทิลเรด (methyl red)

วธิ ีการทดลอง (Procedure)
1. เติมนำ้ ลงบกี เกอร์ขนาด 600 mL แลว้ นำไปอนุ่ ที่ 75 ± 1 ºC และพยายามควบคุมอุณหภมู ใิ หค้ งที่
2. หลอดทดลองที่ 1 ผสมสารละลายฟนี อล 10 mL สารละลายโบรเมต/โบรไมด์ 10 mL

และเมทิลเรด จำนวน 4 หยด ขณะทหี่ ลอดทดลองที่ 2 ผสมกรดซลั ฟวิ รกิ 5 mL
3. ใส่หลอดทดลองท่ี 1 และ 2 ลงในบกี เกอรท์ ่อี ณุ หภมู คิ งทแ่ี ล้ว และรอจนอณุ หภูมขิ องหลอด

ทดลองทงั้ สองคงท่ี (± 0.5 ºC)
4. จากน้นั เทหลอดท่ี 2 ลงในหลอดที่ 1 พรอ้ มกับจับเวลา โดยสังเกตสที ่เี ปลี่ยนไป จากสชี มพไู ปเป็น

ไม่มสี ี
5. ทำการทดลองซ้ำโดยเปล่ียนอณุ หภูมิ 75ºC เปน็ 65, 55, 45, 35, 25 และ 15 ºC ตามลำดับ (ท่ี

อณุ หภมู ิ 35, 25 และ 15 ºC จะใช้น้ำแข็งในการปรับอณุ หภูมิ) โดยจะใชเ้ วลาเพยี งไม่กีวนิ าทที ี่อุณหภมู ิ
75 ºC และจะใชห้ ลายนาทีที่อุณหภูมิ 15 ºC

หมายเหตุ ที่อณุ หภูมิ 35, 25 และ 15 ºC จะใช้เวลาคอ่ นข้างนาน อาจทำการทดลองแยกตา่ งหาก
โดยไมต่ ้องรอจนกระท่ังหลอดท่ี 45 ºC เสร็จ

คมู่ ือปฏบิ ตั ิการวิชา 242111 55

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การวเิ คราะหข์ อ้ มลู (Treatment of data)
1. ใชโ้ ปรแกรม Microsoft Excel สร้างกราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง logt(s) เทียบกับ 1

T (K )

ตามสมการ (8) จะไดส้ มการเส้นตรง ทม่ี คี วามชัน (slope) เท่ากับ Ea

2.303R

และจุดตดั แกน y (y-intercept) เทา่ กบั −log A
2. ใช้ข้อมูลท่ีไดจ้ ากข้อ 1 คำนวณหาค่า Ea ในหนว่ ย kJ/mol และค่า A

คำถาม (Questions)
1. จงอธบิ ายการเปล่ยี นสีของอินดเิ คเตอรจ์ ากสีชมพูไปเป็นไมม่ ีสีว่าเกดิ ขึ้นได้อยา่ งไร
2. กรดซลั ฟวิ รกิ ทำหน้าทอ่ี ย่างไรในปฏิกริ ิยา
3. เมทิลเรด (methyl red, MR) เป็นอนิ ดิเคเตอร์ที่เหมาะสมในช่วง pH ใด (กรด/กลาง/เบส)

สามารถใชอ้ ินดเิ คเตอรช์ นดิ อน่ื ได้หรอื ไม่ จงยกตวั อย่าง
4. จงบอกถงึ สาเหตุของการควบคมุ ปริมาณฟนี อล (phenol) ในปรมิ าณทค่ี งที่ในแตล่ ะอณุ หภูมิ

หากเติมปรมิ าณท่ีไม่คงทจ่ี ะเกิดผลอย่างไรตอ่ คา่ พลังงานกอ่ กมั มันต์ ( Ea )
5. ค่า A ในการทดลองนคี้ ืออะไร มหี นว่ ยเป็นอะไร จงอธิบาย

เอกสารอา้ งอิง (References)
[1] Carlos Eduardo S Côrtes and Roberto B Faria. Kinetics and Mechanism of Bromate-

Bromide Reaction Catalyzed by Acetate. Inorganic Chemistry., 2004, 43(4), 1395-402.
[2] J. R. Clarke. The Kinetics of the Bromate-Bromide Reaction. J. Chem. Educ., 1970,

77(11), 775-778.
[3] Department of Chemistry. (2008). Physical Chemistry Laboratory, Faculty of Science,

Chiang Mai University.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คูม่ ือปฏิบัติการวิชา 242111 56

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การทดลองที่ 6

การหาจุดยเู ทกตกิ ของระบบไบฟนี ิลกับแนฟธาลนี โดยการสร้างแผนผงั วฏั ภาค

(Determination of Eutectic Point of Biphenyl-Naphthalene System by Constructing Phase Diagram)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

วัตถุประสงคก์ ารเรียนรู้ (Learning objective) เพือ่ ใหน้ ิสิตสามารถ
1. สรา้ งเส้นโคง้ การเยน็ ตัว (cooling curve) ของระบบไบฟีนิลกับแนฟธาลนี ได้
2. สรา้ งแผนผังวัฏภาค (phase diagram) ของระบบไบฟนี ิลกบั แนฟธาลนี ได้
3. หาจดุ ยเู ทกติก (eutectic point) ซ่ึงประกอบด้วยองคป์ ระกอบยูเทกตกิ (eutectic composition)

กบั อณุ หภมู ิยูเทกติก (eutectic temperature) ของระบบไบฟีนิลกบั แนฟธาลนี ได้

หลกั การและทฤษฏี (Theoretical background)

พิจารณาระบบสององคป์ ระกอบ (binary system) ทีเ่ กิดจากการผสมของแข็งบริสุทธ์ิสองชนิดท่ี
สามารถผสมเข้ากันได้เป็นเนื้อเดียวในสถานะของเหลว (miscible liquid) โดยไม่มีสารใหม่เกิดขึ้น (no
compound formation) แต่ไม่สามารถผสมเข้ากันได้ในสถานะของแข็ง (immiscible solid) แสดงดัง
รปู ท่ี 6.1

รูปที่ 6.1 แสดงแบบจำลองระบบสององคป์ ระกอบ (binary system) ท่ีเกดิ จากการผสมของแขง็
บริสุทธิ์สองชนิดที่สามารถผสมเขา้ กันได้เป็นเนื้อเดียวในสถานะของเหลว (miscible liquid) โดยไม่มีสาร
ใหม่เกิดขึ้น (no compound formation) แต่ไม่สามารถผสมเข้ากันได้ในสถานะของแข็ง (immiscible
solid)

คมู่ อื ปฏบิ ัตกิ ารวิชา 242111 57

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

พิจารณาที่สภาวะสมดุล (equilibrium) ศักยเคมีของของแข็งบริสุทธิ์ A (chemical potential

of pure solid A,  * ( s ) ) จะเทา่ กับศักยเคมีของของเหลว A (chemical potential of pure solid A,
A

A (l) ) เขียนเปน็ สมการได้ คือ 242111: Physical Chemistry and Applications

 * ( s ) =  A ( l ) (1)
A

แทนค่า A (l) =  * (l ) + RT ln xA ลงในสมการ (1) จะไดว้ า่
A

 * ( s ) =  * (l ) + RT ln xA (2)
A A

จดั รปู สมการ (2) จะไดว้ ่า

−RT ln xA =  * (l) −  * (s) (3)
A A

แทนคา่  fusG =  * ( l ) −  * ( s ) ลงในสมการ (3) จะได้วา่
A A

−RT ln xA =  fusG (4)
(5)
− ln xA =  fusG
RT

จากสมการ Gibbs-Helmholtz คือ

   G   =− H (6)
  T  
 
 T  T 2
  p

แทนสมการ (6) ลงในสมการ (5) จะได้ว่า

−  ln xA     fusG  1   fus H 
T   T  R  T2 
1    (7)
= R T = −
 (8)
  (9)

 p

 ln xA =  fus H
T RT 2

d ln xA =  fus H dT
RT 2

คู่มอื ปฏบิ ัติการวิชา 242111 58

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อินตเิ กรต (integrate) สมการ (9) จะได้

 xdln xA =  fus H T 1 (10) 242111: Physical Chemistry and Applications
R T fus T 2 dT
1

ln xA − ln1 =  fus H  − 1 + 1  (11)
R  T Tfus 

ln xA =  fus H 1 −1  (12)
R  Tfus T 

R ln xA = 1 −1 (13)
 fus H Tfus T

1 = 1 − R ln xA (14)
T T fus  fus H

T = 1 1 (15)
Tfus R
−  fus H ln xA

สมการ (15) สามารถนำไปใช้ในการสร้างแผนผังวัฏภาคของระบบของแข็ง-ของเหลว (solid-liquid
phase diagram) เพื่อคำนวณหาจุดยูเทกติก (eutectic point) ได้ ดงั แสดงในรปู ท่ี 6.2

รูปที่ 6.2 แสดงแผนผงั วัฏภาคของระบบของแขง็ -ของเหลว (solid-liquid phase diagram)
ของสารประกอบอนิ ทรีย์ (J. Chem. Educ. 2001, 78(7), 961-964.).

คมู่ อื ปฏิบัตกิ ารวิชา 242111 59

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

แผนผังวัฏภาคของระบบของแข็ง-ของเหลว (solid-liquid phase diagram) เกดิ จากจากการนำ
สารของแข็งบริสุทธิ์ 2 ชนิด มาผสมกัน แล้วเขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิ (temperature)
และองค์ประกอบ (composition) ภายใต้ความดันบรรยากาศ ซึ่งอาจถือได้ว่าความดัน (pressure) คงที่
องค์ประกอบ ในที่นี้หมายถึง ความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึ่งในหน่วยของเศษส่วนโมล (mole
fraction) โมลเปอร์เซ็นต์ (percent mole) เศษส่วนมวล (mass fraction) หรือมวลเปอร์เซ็นต์
(percent mass) กไ็ ด้

พิจารณาแผนผังวัฏภาคของระบบของแข็ง-ของเหลวแบบงา่ ย สำหรบั ระบบที่เกดิ จากการผสมกัน
ระหวา่ งสารสองชนิด (binary mixture) โดยทสี่ ารทั้งสองชนิดเป็นของแข็งบริสุทธิท์ งั้ คู่ จะมลี ักษณะดังใน
รูปท่ี 6.2(a) ระบบประกอบด้วยสารของแขง็ บริสทุ ธิ์ A กับสารของแข็งบริสุทธิ์ B เมื่ออุณหภูมิมากกว่าจุด
หลอมเหลวของสาร สารทั้งสองจะหลอมเหลวผสมกันเป็นสารละลายเนื้อเดียวกัน (homogeneous
solution) สารของแข็งบริสุทธิ์ A และสารของแข็งบริสุทธิ์ B จะหลอมเหลวที่อุณหภูมิ TA และ TB
ตามลำดับ จุดหลอมเหลว (melting point) หรือจุดเยือกแข็ง (freezing point) สามารถหาได้จากการ
ทดลอง ในการทดลองมกั จะหาจุดเยือกแขง็ (freezing point) โดยการนำสารไปหลอมเหลวแลว้ ทำใหเ้ ย็น
ลงอย่างสม่ำเสมอ วัดอุณหภูมิที่ลดลงเทียบกับเวลาจะได้เส้นกราฟที่เรียกว่า กราฟการเย็นตัว (cooling
curve) รูปท่ี 6.2(b)

X1

รูปที่ 6.2 (a) แผนผังวัฏภาคของระบบของแขง็ -ของเหลว (solid-liquid phase diagram) ทเ่ี กิด
ของผสมยูเทกติก (eutectic mixture) แบบง่าย ของระบบท่ีได้จากการผสมสารของแข็งบริสุทธิ์ 2 ชนิด
คือ สารของแข็งบริสุทธิ์ A กับของแข็งบริสุทธ์ิ B ที่ความดันคงที่ โดยที่สารของแข็งบริสุทธ์ิทั้ง 2 ชนิด
สามารถผสมเข้ากันได้เป็นเนื้อเดียวในสถานะของเหลวโดยที่ไม่มีสารประกอบชนิดใหม่เกิดขึ้น (no
compound formation) (b) กราฟการเย็นตัว (cooling curve) กราฟเส้น A และ B เป็นกราฟการเย็น
ตัวของสารของแข็งบริสุทธิ์ A และสารของแข็งบริสุทธ์ิ B ตามลำดับ กราฟเส้น 1, 2, 3, 4 เป็นกราฟการ
เยน็ ตัวของสารผสมระหวา่ งสารของแขง็ บรสิ ทุ ธิ์ A กบั สารของแขง็ บริสุทธิ์ B ทม่ี ีองค์ประกอบตา่ งกัน

คู่มือปฏิบัตกิ ารวชิ า 242111 60

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เมื่อนำสารของแข็งบริสุทธิ์ (pure solid) ไปทำให้หลอมเหลวจนกลายเป็นของเหลวเนื้อเดียว
(homogeneous liquid) แล้วปล่อยให้เย็นลงอย่างช้าๆ และสม่ำเสมอ จะพบว่า เมื่อสารเริ่มแข็งตัวที่จุด
เยือกแข็ง อุณหภูมิจะคงที่ และคงที่ตลอดเวลาที่สารแข็งตัว (ช่วง f-m) ดังเส้นกราฟ A และ B ในรูปที่
6.2(b) จนกว่าของเหลวนั้นจะกลายเป็นของแข็งทั้งหมด อุณหภูมิจึงจะลดลงอีกเพื่อให้เท่ากับอุณหภูมิ
ภายนอก ในการทดลองบางครั้งจะพบว่าในช่วงที่ของเหลวเริ่มเปลี่ยนเป็นของแข็ง อุณหภูมิจะไม่คงที่ แต่
จะลดลงอย่างรวดเร็ว แล้วจึงเพิ่มขึ้นและคงที่ที่จุดเยือกแข็ง ทั้งนี้เนื่องจากการเกิดการเย็นตัวยิ่งยวด
(super cooling) เพราะเกิดการจดั เรยี งโมเลกุลของของแข็งไม่ทัน

ของผสมที่แสดงกราฟการเย็นตัวเส้น 1 ในรูปท่ี 6.2(b) แสดงการเย็นตัวของของผสม (mixture)
ระหว่างสารของแข็งบริสุทธิ์ A กับสารของแข็งบริสุทธิ์ B ที่มีเศษส่วนโมลของสาร B เท่ากับ XB ในกรณีนี้
จะพบว่า เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงจุด f สารละลายจะอิ่มตัวด้วยสาร A จุดนี้เป็นจุดเยือกแข็งจุดแรกของ
สารละลายผสมสององค์ประกอบ (binary mixture) โดยสาร A จะเริ่มแข็งตัวออกจากสารละลาย ความ
ชันของกราฟการเยน็ ตวั จะเริ่มเปลี่ยนแปลงทนั ที เพราะการแขง็ ตัวของสารละลายจะปลอ่ ยความร้อนแฝง
(latent heat) ออกมา ทำให้อัตราการลดลงของอุณหภูมิของระบบช้าลง และเนื่องจากการที่สาร A
แข็งตัวออกมาก่อน ทำให้องค์ประกอบของสารละลายเปลี่ยน จุดเยือกแข็งของสารละลายจึงไม่คงทีแ่ ต่จะ
ลดลงตามเส้นกราฟ f - e ในการทดลองอาจเกิดการเย็นตัวยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งได้
เส้นกราฟ f - e ในกราฟการเย็นตวั รูปท่ี 6.2(b) มีความสัมพันธก์ ับเส้นกราฟ f - e ในแผนผังวฏั ภาครูปท่ี
6.2(a) ที่อุณหภูมิใดๆ บนเส้น f - e เมื่อลากเส้นจากจุด f มายังแกนเศษส่วนโมล (ตามเส้นประ) จะได้
องคป์ ระกอบของสารละลายท่อี ณุ หภมู นิ น้ั ๆ เช่น เมอ่ื ระบบอณุ หภูมลิ ดลงเป็น T1 สารละลายทเ่ี หลอื อยู่จะ
มีเศษส่วนโมลของสาร B เปน็ X1 เป็นต้น

ของผสมทแ่ี สดงกราฟการเยน็ ตวั เสน้ 2 คือ ของเหลวผสมจะกลายเป็นของแข็ง A และของแข็ง B
พร้อมกันที่จุด e เมื่อลากเส้นจากจุด e ไปยังแผนผังวัฏภาครูปท่ี 1(a) ที่แกนอุณหภูมิ ที่อุณหภูมินี้ จะ
เรียกว่า ยูเทกติก (eutectic temperature, TE) และที่องค์ประกอบนี้ จะเรียกว่า องค์ประกอบยูเทกติก
(eutectic composition, XE) และเรียกสารผสมที่องค์ประกอบนี้ว่า ของผสมยูเทกติก (eutectic
mixture) โดยการที่สารผสม A และ B แข็งตวั ออกมาจากสารละลายไดพ้ ร้อมกัน ทำให้เสน้ โค้งการเยน็ ตัว
ของของผสมยูเทกติก (eutectic mixture) เส้น 2 มีลักษณะคล้ายกับเส้นโค้งการเย็นตัวของสารของแข็ง
บริสุทธิ์ A เส้น A และเสน้ โคง้ การเย็นตวั ของสารของแข็งบริสุทธิ์ B เส้น B ดว้ ย

สำหรับของผสมท่ีแสดงกราฟการเย็นตัวเส้น 3 จะให้ผลการทดลองคล้ายกับกราฟการเย็นตวั เสน้
1 แต่ในกรณีของของผสม 3 จะพบ จุดเยือกแข็งจุดแรกที่จุด f สาร B จะแข็งตัวออกมาจากสารละลาย
ก่อน และทีจ่ ดุ เยอื กแขง็ สุดทา้ ยจุด e สาร A และ B จึงจะแข็งตวั พร้อมกนั ท่ีอุณหภมู คิ งที่ TE น้ี

จากจุดเยือกแข็ง (freezing point) ของสารละลายผสมสององค์ประกอบ (binary mixture) ที่มี
เศษส่วนโมลต่างๆ ที่ได้จากกราฟการเย็นตัวในการทดลอง สามารถนำมาสร้างแผนผังวัฏภาคที่แสดง

ค่มู ือปฏิบตั กิ ารวิชา 242111 61

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

สมดุลต่างๆ ในระบบได้ ในการทดลองครั้งนี้จะศึกษาแผนผังวัฏภาคของของแข็ง-ของเหลว สำหรับระบบ
ของไบฟนี ลิ กับแนฟธาลีน

อปุ กรณใ์ นการทดลอง (Equipment) จำนวน 3 ชุด 242111: Physical Chemistry and Applications
1. หลอดทดลองพรอ้ มแจค็ เกท็ แท่งคนสาร และจุดคอรก์ จำนวน 3 อนั
2. เทอร์โมมิเตอร์ (thermometer) จำนวน 3 ใบ
3. บกี เกอร์ (beaker) ขนาด 1000 mL จำนวน 1 เครอื่ ง
4. เครือ่ งใหค้ วามรอ้ นพรอ้ มคนสาร (hot plate and stirrer) จำนวน 1 เคร่อื ง
5. เคร่อื งช่ังทศนยิ ม 2 ตำแหนง่ (balance) จำนวน 1 เครอื่ ง
6. นาฬกิ าจับเวลา (stop watch)

สารเคมี (Materials)
1. แนฟธาลีน (naphthalene, C10H8) มวลโมเลกุล 128 g mol-1, m.p. = 78.2-80.26 0C
2. ไบฟีนิล (biphenyl, C12H10) มวลโมเลกุล 154 g mol-1, m.p. = 69.2 0C

(a) (b)

รูปที่ 6.3 โครงสร้างทางเคมี (chemical structure) ของสาร (a) naphthalene และ (b) biphenyl

วธิ ีการทดลอง (Procedure)
1. ชั่งแนฟธาลนี 5.00 กรมั ใสใ่ นหลอดทดลอง
2. นำไปจุ่มในน้ำเดือดจนกระทั่งของแข็งละลายหมด อุณหภูมิของสารตอนเริ่มต้นจะเป็นเท่าใดก็ได้
แตต่ อ้ งให้สารหลอมเหลวเปน็ ของเหลวใหห้ มด
3. สวมหลอดทดลองลงในหลอดแจค็ เก็ท แล้วเสียบเทอร์โมมเิ ตอร์ลงไป คนของเหลวอยา่ งสมำ่ เสมอ
พรอ้ มกับอ่านอณุ หภูมิทุกๆ 30 วินาที บันทึกเวลาและอุณหภมู ลิ งในสมุดบนั ทกึ ผลการทดลอง
4. หลังการของเหลวเริ่มเปลี่ยนแปลงเป็นของแข็ง ให้ทำเครื่องหมายดอกจันทร์ (*) ที่อุณหภูมนิ ั้นไว้
ด้วย แต่ยงั คงให้อ่านอณุ หภมู ิทุกๆ 30 วนิ าที ต่อไปอกี ประมาณ 5 นาที จึงหยดุ การทดลอง
5. เตมิ ไบฟีนลิ 3 กรมั ลงในหลอดทดลองหลอดเดมิ แลว้ ทำตามข้ันตอนในขอ้ 2-4
6. เตมิ ไบฟีนลิ คร้งั ละ 3 กรัม จนครบจำนวน 12 กรมั
7. ชัง่ ไบฟนี ลิ 5.00 กรัม ใสใ่ นหลอดทดลองหลอดใหม่ แลว้ ทำตามขัน้ ตอนในข้อ 2-4

คมู่ ือปฏิบัติการวชิ า 242111 62

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

• หมายเหตุ ในหลอดทดลองท่ีมีสารบรสิ ทุ ธิ์ (ข้อ 6, 7) ให้จุ่มหลอดทดลองในน้ำเดือดจนอุณหภูมิ
สารละลายสงู กวา่ 85°C จงึ เร่ิมทำตามข้อ 2 กอ่ นนำเขา้ แจค็ เก็ท

การวิเคราะหข์ ้อมลู (Treatment of data)
1. คำนวณหาคา่ เศษส่วนโมล (mole fraction) ของระบบไบฟนี ิล-แนฟธาลนี โดยใชค้ ่าน้ำหนักท่ชี ั่งได้
2. ใชโ้ ปรแกรม Microsoft Excel เขียนกราฟการเย็นตัว (cooling curve) จากความสัมพันธ์ระหว่าง

อณุ หภมู ิที่ลดลงกับเวลา ของแตล่ ะหลอดทดลองเพื่อหาจดุ เยือกแข็งของไบฟีนลิ บริสทุ ธ์ิ จดุ เยือกแข็ง
ของแนฟธาลีนบริสุทธิ์ และจดุ เยอื กแข็งของของผสมระหวา่ งไบฟนี ิลกบั แนฟธาลีนทม่ี อี งคป์ ระกอบ
ตา่ งๆ โดยให้เขยี นขอ้ มลู ของทุกเศษสว่ นโมลในกราฟเดียวกนั
3. จากกราฟการเย็นตวั (cooling curve) ทไ่ี ดใ้ นขอ้ 2 ใหเ้ ขียนแผนผังวัฏภาค (phase diagram) จาก
ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งอณุ หภมู ิ (T*) และเศษส่วนโมลของระบบไบฟนี ลิ -แนฟธาลีนทค่ี วามดันคงที่
พร้อมท้งั เขยี นรายละเอยี ดในแผนผังวฏั ภาคใหส้ มบรู ณ์
4. จากแผนผังวัฏภาค (phase diagram) ท่ไี ดใ้ นขอ้ 3 ใหบ้ อกองค์ประกอบและอณุ หภูมิยเู ทกติกวา่ มีคา่
เทา่ ใด พร้อมระบุในแผนผงั ให้ชดั เจนด้วย

เอกสารอ้างอิง (References)
[1] H. H. Lee, and J. C. Warner. The System Biphenyl-Bibenzyl-Naphthalene. Nearly
[2] Ideal Binary and Ternary Systems. J. Am. Chem. Soc., 1935, 57 (2), 318–321.
[3] P. P. Blanchette. The binary liquid-solid phase diagram of naphthalene-p-
dichlorobenzene: A physical chemistry laboratory experiment, J. Chem. Educ.,
1987, 64 (3), 267.
[4] M. J. Smith, and E. Falcão. Equipment for a Low-Cost Study of the Naphthalene-
Biphenyl Phase Diagram. J. Chem. Educ., 1999, 76 (5), 668-670.
[5] J. Gallus et. al. Binary Solid–Liquid Phase Diagrams of Selected Organic
Compounds. A Complete Listing of 15 Binary Phase Diagrams. J. Chem. Educ.
2001, 78(7), 961-964.
[6] J. C. Williamson. Interactive Two-Component Phase Diagrams J. Chem. Educ. 2009,
86, 5, 65.
[7] Pornsawan Amornsakchai, A Simple and Low-Cost Apparatus for Educational Use
in the Experiment of Binary Solid-Liquid Phase Diagram. NU Science Journal
2011; 7(2): 86 – 96.

คู่มือปฏบิ ตั ิการวชิ า 242111 63

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การทดลองท่ี 7 242111: Physical Chemistry and Applications

การหาคา่ คงที่การแตกตวั ของกรดอะซิติกโดยการวัดคา่ การนำไฟฟา้
(Determination of Dissociation Constant of Acetic Acid by Measuring Conductivity)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

วัตถุประสงค์การเรยี นรู้ (Learning objective) เพ่อื ให้นิสิตสามารถ
1. เตรียมสารละลายอเิ ล็กโทรไลต์ (electrolyte) ตามความเข้มขน้ ท่ีกำหนดได้
2. ใชเ้ ครือ่ งวัดค่าการนำไฟฟ้า (conductometer) เพ่อื วัดคา่ การนำไฟฟา้ (conductance, G )

ของสารละลายอเิ ล็กโทรไลตท์ ม่ี คี วามเขม้ ขน้ ต่างๆ ได้
3. ใชส้ มการท่ีเกีย่ วข้องเพอ่ื หาคา่ การนำไฟฟา้ เชงิ โมล (molar conductivity, Λc ) และค่าการนำ

ไฟฟ้าเชงิ โมลทีค่ วามเขม้ ขน้ เจอื จางถึงขั้นสุด (the limiting molar conductivity, Λ ) ของ
สารละลายอิเล็กโทรไลต์ 4 ชนดิ คอื HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ได้

4. ใชส้ มการที่เกย่ี วขอ้ งเพื่อหาคา่ คงทกี่ ารแตกตวั (dissociation constant, Ka) ของกรดอะซิตกิ ได้

หลกั การและทฤษฎี (Theoretical background)

ค่าความตา้ นทานไฟฟา้ (electrical resistance, R ) ของสสารที่เป็นเน้อื เดยี ว
(homogeneous materials) ใดๆ ก็ตาม จะเป็นสดั ส่วนโดยตรงกบั ความยาว (length, l ) และเป็นสว่ น
กลับกับพื้นท่ีหนา้ ตัด (area, A ) ตามสมการ (1)

R=ρ l (1)
A

ค่าคงที่ ρ (อักษรกรีก ρ อ่านว่า Rho (โร)) เรียกว่า สัมประสิทธิ์ความต้านทานหรือความ
ต้านทานจำเพาะ (resistivity or the specific resistance) มีหน่วยเป็น โอห์ม เซนติเมตร (ohm cm)
และถอื เป็นความตา้ นทานของสสารทีศ่ ึกษาในทรงลูกบาศก์ (cube)

ส่วนกลับของ ρ คือ  (อักษรกรีก  อ่านว่า Kappa (แคปป้า)) เรียกว่า ค่าการนำไฟฟ้า
จำเพาะ (specific conductance or conductivity) มีนิยามตามสมการ (2) คือ

1 = = Gθ = l1 (2)
ρ AR

เมื่อ  คือ ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ (specific conductance) หน่วยเป็น โอห์ม-1 เซนติเมตร-1
(ohm-1 cm-1) หรอื ซเี มนต์ เซนตเิ มตร-1 (S cm-1)

คูม่ ือปฏบิ ตั กิ ารวชิ า 242111 64

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ส่วนกลบั ของ R คอื G เรยี กวา่ คา่ การนำไฟฟ้า (conductance) มีนิยามตามสมการ (3) คือ

G= 1 (3) 242111: Physical Chemistry and Applications
R

เมอื่ R คือ ความต้านทาน (resistance) มหี นว่ ยเปน็ โอหม์ (ohm or  )
G คอื คา่ การนำไฟฟ้า (conductance) มีหน่วยเป็นโอห์ม-1 (ohm-1 or )−1 หรอื ซเี มนต์

(Siemens, S)
สำหรับสสารเนื้อเดียวที่เป็นสารละลาย (solution) หรือของเหลว (liquid) การวัดค่าความ

ต้านทาน (resistance, R ) หรือ ค่าการนำไฟฟ้า (conductance, G ) จะทำในเซลส์นำไฟฟ้า
(conductivity cell) ที่ประกอบด้วยอิเลก็ โทรด (electrode) 2 อัน ที่มีพน้ื ทหี่ นา้ ตดั (area, A ) และวาง

ห่างกัน (path length, l ) รูปร่างของเซลส์นำไฟฟ้านี้จะต้องคงที่ ซึ่งจะทำให้ค่า l ของเซลส์มีค่าคงท่ี

A

ด้วย เรียกว่า ค่าคงที่ของเซลส์ (cell constant, θ ) (อักษรกรีก θ อ่านว่า Theta (ธีต้า)) มีหน่วยเป็น
cm-1

รูปที่ 7.1 แสดงแผนภาพหัววดั ค่าการนำไฟฟ้า (conductivity probe diagram) ที่ประกอบด้วย
เซลส์นำไฟฟ้า (conductivity cell) ที่นำมาใช้วัดค่าความต้านทาน (resistance, R ) หรือ ค่าการนำ
ไฟฟา้ (conductance, G ) ของสารละลาย (solution) หรอื ของเหลว (liquid)

คู่มอื ปฏบิ ตั กิ ารวชิ า 242111 65

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ในการเปรียบเทียบค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายชนิดต่างๆ นั้น ค่าการนำไฟฟ้า 242111: Physical Chemistry and Applications
(conductance, G ) ทว่ี ดั ได้ จะถกู นำมาคำนวณเปน็ ค่าการนำไฟฟ้าเชิงโมล (equivalent conductance
or molar conductivity, Λ ) (อักษรกรีก Λ อ่านว่า Lambda (แลมด้า)) มีความหมายตามสมการ (4)

c

คือ

Λc =  = Gθ (4)
c c

เมอ่ื c คือ ความเข้มข้น (concentration) ของสารละลาย มีหน่วยเป็น mol L-1 หรือ

mol dm-3

Λc คือ ค่าการนำไฟฟ้าเชิงโมล (equivalent conductance or molar conductivity) มี
หนว่ ยเป็น Ω-1.cm2.mol-1 หรอื S.cm2.mol-1

รูปที่ 7.2 การนำไฟฟา้ (conductance, G ) ของน้ำประเภทตา่ งๆ และกรดแก่

(source: https://andyjconnelly.wordpress.com/2017/07/14/conductivity-of-a-solution/)

สำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์แก่ (strong electrolyte) เช่น สารละลายกรดไฮโดรคลอริก
(hydrochloric acid, HCl(aq)) สาระลายโซเดียมคลอไรด์ (sodium chloride, NaCl(aq)) สารละลาย
โซเดียมอะซิเตต (sodium acetate, CH3COONa(aq)) โดยทั่วไปพบว่า เมื่อสารละลายมีความเข้มข้นต่ำ
คือ ไม่เกิน 0.001 M ค่าการนำไฟฟ้าเชิงโมล (molar conductivity, Λc ) ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์

จะมคี วามสมั พนั ธ์กบั c แบบเปน็ เส้นตรง (linear) ตามสมการขา้ งลา่ งนี้ คือ

Λc = Λ - k c (5)

คมู่ ือปฏิบัตกิ ารวิชา 242111 66

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เมื่อ Λ คือ ค่าการนำไฟฟา้ เชิงโมลทคี่ วามเขม้ ขน้ เจอื จางถงึ ข้นั สดุ (the limiting molar
conductivity)

k คือ คา่ คงทที่ ข่ี นึ้ อย่กู บั ชนดิ ของสารละลายอิเลก็ โทรไลต์
สมการ (5) เรียกว่า สมการกฎของคอราสต์ (Kohlrausch’s law) โดยเมื่อเขียนกราฟ
ความสัมพันธ์ระหว่าง Λc กับ c ค่าจุดตัดแกน y (intercept) คือ ค่า Λ ของสารละลายอิเล็กโทร
ไลตต์แกช่ นิดนั้นเอง ดังแสดงไดด้ ังรปู ท่ี 7.3
อย่างไรก็ตาม สำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte) เช่น กรดอะซิติก
(acetic acid, CH3COOH) ความสัมพันธ์ระหว่าง Λc กับ c จะไม่เป็นเส้นตรงตามสมการกฎของคอ
ราสต์ (Kohlrausch’s law) ดังนั้น จึงทำให้ไม่สามารถหาค่า Λ ของสารละลายอิเล็กโทรไลตต์อ่อนได้
ดว้ ยวิธีที่กลา่ วขา้ งตน้

รูปที่ 7.3 แสดงกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง Λc กับ c สำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์แก่
เช่น HCl, NaCl ความสัมพนั ธ์น้ีจะเป็นเสน้ ตรงตามสมการกฎของคอราสต์ (Kohlrausch’s law) ทำให้ได้
ค่าจุดตัดแกน y (intercept) คือ ค่า Λ นั่นเอง แต่ในกรณีสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน เช่น
CH3COOH กราฟทไี่ ด้จะไมเ่ ปน็ เสน้ ตรง จงึ ไม่สามารถหาค่า Λ ของกรดอะซติ ิกดว้ ยวธิ นี ไ้ี ด้

ในการหาค่า Λ ของกรดอะซิติกนั้น ได้มีการค้นพบว่า ความแตกต่างของค่า Λ ของ
สารละลายอิเล็กโทรไลต์คู่ใดๆ ที่มีไอออนปกติ (common ion) เหมือนกัน จะมีค่าคงที่ ดังตารางข้างล่าง
น้ี

คู่มอื ปฏบิ ตั ิการวิชา 242111 67

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ตารางที่ 7.1 แสดงค่า Λ ของสารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์ท่ีอณุ หภูมิ 25 oC

สารละลายอเิ ลก็ โทรไลต์ KCl NaCl KI NaI KClO4 NaClO4 242111: Physical Chemistry and Applications
149.86 126.45 150.38 126.94 140.14 116.48
Λ (S.cm2.mol-1)
23.41 23.44 23.56
ความแตกต่าง

การค้นพบนี้อาจจะสรุปจากได้ว่า ค่า Λ ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ใดๆ จะประกอบด้วย
ปริมาณ 2 ชนิด ที่เป็นอิสระจากกันหรือไม่ขึ้นต่อกัน ปริมาณที่กล่าวถึงนี้คือ ปริมาณของค่าการนำไฟฟ้า
เชิงโมลของไอออนบวก (cation, + ) และปริมาณของค่าการนำไฟฟ้าเชิงโมลของไอออนลบ (anion,
− ) สามารถเขยี นเป็นสมการไดเ้ ป็น

Λ =  +λ+ +  − λ − (6)


เมอื่ +, − คอื จำนวน (number) โมลของไอออนบวกและไอออนลบ ตามลำดบั

λ + , λ − คือ ค่าการนำไฟฟ้าเชิงโมลของไอออนบวกและไอออนลบที่ความเข้มข้นเจือจางถึงขั้น
 

สุด ตามลำดับ

ดังนั้น เมื่อต้องการหาค่า Λ สารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน เช่น กรดอะซิติก (acetic acid,

CH3COOH) จะหาได้โดยสมการดังน้ี คอื

Λ = Λ + Λ − ΛCH3COOH (7)

CH3COONa HCl NaCl
  

( ) ( ) ( )=  λ +  λCH3COO−
CH3COO− 
Na + λ +H+ λ −Cl− λ + λNa+ Cl−
Na+  Cl− 
H+  Cl−  Na+ 
   +

=  λ +  λCH3COO− H+
CH3COO−  H+ 

1 λ +CH3COO− λH+
 
( ) ( )= 1

CH3COO− H+
 
 Λ = λ + λCH3COOH


-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คมู่ ือปฏิบตั ิการวชิ า 242111 68

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ตารางที่ 7.2 ค่าการนำไฟฟ้าเชงิ โมลของไอออนบวกและลบบางชนิดในนำ้ ท่อี ุณหภมู ิ 25 oC

( )Cations + S cm2 mol-1 ( )Anions − S cm2 mol-1 242111: Physical Chemistry and Applications

H+ 349.6 OH− 199.1
50.10 40.9
Na + 73.50 CH3COO− 54.6
38.7 HCOO− 138.6
K+ 73.5 55.4
127.2 76.35
Li+ 119.0 CO32− 78.1
107.2 76.8
NH + 105.6 F− 160.0
4
106.0 71.46
Ba 2+ Cl−

Ca 2+ Br −

Cu 2+ I−

Zn 2+ SO 2−
4

Mg2+ NO3−

การหาคา่ คงทีก่ ารแตกตวั (dissociation constant, Ka) ของสารละลายกรดอ่อน (weak acid, HA)
เนื่องจากสารละลายกรดอ่อนไม่สามารถแตกตัวได้ 100% เหมือนสารละลายกรดแก่ ดังนั้น จึง

ต้องมีการคำนวณความสามารถในการแตกตัว (degree of dissociation,  ) (อักษรกรีก  อ่านว่า
อลั ฟา (alpha)) ของกรดออ่ น โดยเขียนในรปู ค่าการนำไฟฟ้าสมมูลได้ดงั สมการนี้ คอื

 = c (8)


เม่ือความเข้มขน้ ของกรดอ่อนมคี ่าเท่ากับ c M จะเขียนสมการการแตกตัวของกรดออ่ นในรปู ทว่ั ไปไดด้ ังนี้

HA(aq) H+ (aq) + A- (aq)
Initial (M): c 0 0
Change (M): -c + c +c
Equilibrium (M): c - c + c +c

ค่าคงท่ีการแตกตัว (dissociation constant, Ka) เขยี นในรูปความเข้มขน้ ได้เปน็

Ka = [H+ ][A- ] (9)
[HA]

คา่ คงที่การแตกตัว (dissociation constant, Ka) เขียนในรปู ความสามารถในการแตกตวั ( ) ไดเ้ ปน็

คมู่ อื ปฏบิ ัติการวิชา 242111 69

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(c )(c ) c2 2 c 2 (10)
Ka = c - c = c(1 -  ) = 1 - 

คา่ คงทก่ี ารแตกตัว (dissociation constant, Ka) เขยี นในรปู ค่าการนำไฟฟา้ สมมลู (  ) ไดเ้ ป็น 242111: Physical Chemistry and Applications

Ka = c 2 (11)
c

 ( − c )

สมการที่ (11) มีชื่อเรียกว่า กฏการเจือจางของออสวาลด์ (Ostwald dilution Law) จะจัดรูปใหม่ได้
เปน็

1 = 1 +  1  cΛc (12)
c   Ka 2 
 

จากสมการ (12) ถ้าเขียนกราฟระหวา่ ง 1 กบั cc จะไดส้ มการเสน้ ตรง (linear)
c

ที่มีจุดตัดแกน y (intercept) คือ 1 และความชันของกราฟ (slope) คือ 1 ทำให้สามารถหาคา่

 Ka 2

Ka ได้ ดงั แสดงในรูปที่ 7.4

รูปที่ 7.4 กราฟความสัมพันธ์ระหว่าง 1 กับ cc ทใ่ี ช้หาคา่  และ Ka ของสารละลายอิ
c

เล็กโตรไลต์อ่อน

คู่มือปฏิบัตกิ ารวิชา 242111 70

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อุปกรณใ์ นการทดลอง (Equipment)

1. เครอ่ื งวดั การนำไฟฟา้ (conductometer) จำนวน 1 เครอื่ ง

2. ขวดปรับปรมิ าตร (volume metric flask) ขนาด 50 mL จำนวน 5 ขวด 242111: Physical Chemistry and Applications

3. บกี เกอร์ (beaker) ขนาด 100 mL จำนวน 5 ใบ

4. บกี เกอร์ (beaker) ขนาด 50 mL จำนวน 5 ใบ

5. ปิเปตต์ (pipette) ขนาด 25 mL จำนวน 1 อัน

6. ลกู ยางดดู สาร

7. ขวดนำ้ กลั่น (distrilled water)

8. แทง่ แก้วคนสาร (stirring rod)

9. หลอดหยด (dropper)

สารเคมี (Materials) เข้มขน้ 0.010 M
1. สารละลายกรดอะซิตกิ (acetic acid, CH3COOH(aq)) เข้มขน้ 0.010 M
2. สาระลายกรดไฮโดรคลอรดิ (hydrochloric acid, HCl(aq)) เข้มข้น0.010 M
3. สารละลายโซเดยี มคลอไรด์ (sodium chloride, NaCl(aq)) เขม้ ข้น0.010 M
4. สารละลายโซเดียมอะซิเตต (sodium acetate, CH3COONa(aq))

วิธกี ารทดลอง (Procedure)
1. นำสารละลายกรดอะซติ ิก 0.010 M ทำให้เจอื จางในขวดวัดปรมิ าตรขนาด 50 mL ให้ได้กรดทีม่ ี

ความเขม้ ข้นต่างๆ ดังนี้ 5.0 x 10-3, 2.5 x 10-3, 1.25 x 10-3, 0.63 x 10-3 และ 0.31 x 10-3 M
2. นำสารละลายทเ่ี ตรยี มในข้อ 1 ทงั้ 5 ความเขม้ ขน้ มาวัดค่าการนำไฟฟ้า โดยเริ่มจากสารละลาย

เจอื จางน้อยท่ีสุดไปมากสุด โดยใชเ้ ครอ่ื งวัดค่าการนำไฟฟา้ บันทึกอุณหภมู ิห้องขณะทำการทดลองด้วย
หมายเหตุ
➢ ก่อนใช้เครื่องวัดคา่ การนำไฟฟ้า ใหศ้ ึกษาวธิ ีการใชเ้ ครอ่ื งจากเจา้ หน้าทค่ี วบคุมการทดลอง
➢ก่อนทำการทดลองทกุ คร้งั ตอ้ งลา้ งอเิ ล็กโทรดท่ีใช้วัดค่าการนำไฟฟา้ ให้สะอาดด้วยนำ้ กลนั่ แลว้
เชด็ ให้แห้ง และล้างให้สะอาดหลังเสรจ็ สิน้ การใช้งานแล้ว
3. ทำการวดั คา่ การนำไฟฟา้ ของสารละลายอกี 3 ชนิด คอื สารละลายของ HCl, NaCl และ

CH3COONa โดยทำการทดลองเช่นเดยี วกับข้อ (1) และ (2)

คมู่ ือปฏบิ ตั ิการวชิ า 242111 71

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การวเิ คราะหข์ ้อมลู (Treatment of data) 242111: Physical Chemistry and Applications
1. จงคำนวณหาคา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะแทจ้ รงิ (actual specific conductance, actual ) ของ

สารละลายอเิ ล็กโตรไลต์ทั้ง 4 ชนดิ คอื HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ทค่ี วามเข้มข้นตา่ ง ๆ กนั
โดยใช้สมการขา้ งล่างน้ี

  = -actual (13)
record H2O

เมื่อ actual คือ คา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะแทจ้ ริง (actual specific conductance)
recored คอื ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะได้อา่ นได้จากเครือ่ งมอื (recorded specific

conductance)
H2O คือ ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะของน้ำ (specific conductance of water)

2. จงคำนวณหาคา่ การนำไฟฟา้ เชงิ โมล (molar conductivity, c ) ของสารละลายอิเล็กโตรไลต์
ท้งั 4 ชนดิ คอื HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ทีค่ วามเข้มข้นตา่ ง ๆ กัน โดยใชส้ มการข้างลา่ งนี้

Λc =  actual (14)
c

3. ใชโ้ ปรแกรม Excel เขียนกราฟความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งคา่ Λc กับ c ของสารละลายทัง้ 4

ชนดิ คือ HCl, NaCl, CH3COONa, CH3COOH ท่ีความเขม้ ขน้ ต่าง ๆ กนั ลงในกราฟเดียวกนั หาค่า

 HCl ,  NaCl ,  CH3COONa ได้จากจุดตดั แกน y ตามเสน้ ตรง สมการที่ (4) ดงั แสดงในรูปท่ี 7.1
  

4. จงคำนวณหาคา่ การนำไฟฟ้าเชงิ โมลที่ความเข้มขน้ เจอื จางถึงขน้ั สุดของกรดอะซติ ิก ( )CH3COOH


โดยใช้สมการ (7)

5. จงคำนวณหาค่าความสามารถในการแตกตวั (degree of dissociation,  ) ของกรดอะซติ ิก ที่

ความเข้มข้นตา่ ง ๆ กัน โดยใช้สมการ (8)

6. หาค่าคงท่กี ารแตกตัว (dissociation constant, Ka ) ของกรดอะซติ กิ โดยเขียนกราฟระหว่าง

1 กบั cc ตามสมการท่ี (12) จะไดส้ มการเสน้ ตรง (linear) ทมี่ ีจุดตัดแกน y (intercept) คือ 1
c 

และความชนั ของกราฟ (slope) คือ 1 2 ทำใหส้ ามารถหาคา่ Ka ได้
K  
a

(เม่ือไดค้ ่า Ka แลว้ ให้เปลีย่ นเปน็ ค่า pKa ดว้ ย) เปรียบเทียบค่า  CH3COOH ที่หาไดจ้ ากวธิ ีน้ีกบั คา่ ทห่ี า


ไดจ้ ากใช้สมการ (7) พร้อมอธบิ ายผล

7. หาค่า Ka โดยใช้สมการ (10) ในทุกความเข้มขน้ เปรียบเทียบกบั ค่า Ka ทห่ี าได้จากกราฟ

ตามขอ้ 6 พร้อมอธบิ ายผล

คู่มือปฏิบตั ิการวิชา 242111 72

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คำถาม (Questions)
1. เหตุใดขณะทำการทดลองวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายอิเล็กโตรไลต์ต่างๆ จึงต้องควบคุม

อณุ หภมู ใิ ห้คงทตี่ ลอดเวลา
2. เหตใุ ดจงึ ตอ้ งทำการวดั ค่าการนำไฟฟ้าโดยเร่มิ จากสารละลายทมี่ คี วามเจอื จางนอ้ ยทีส่ ุดก่อน
3. เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเพิ่มขึ้นค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายเปลี่ยนแปลงอย่างไร เพราะ

เหตใุ ด
4. อธิบายว่าทำไมมัลติมิเตอร์แบบธรรมดาจึงไม่สามารถใช้วัดค่าความต้านทาน (Resistance, R )

หรือ ค่าการนำไฟฟ้า (conductance, G ) ของสารละลายได้
5. ค่าคงที่การแตกตัวของกรดอะซิติกที่หาได้จากการทดลองครั้งนี้ มีค่าตรงกับค่าทางทฤษฎีหรือไม่

เพราะเหตใุ ด
6. จงอธิบายความหมายของสมการกฎของคอราสต์ (Kohlrausch’s law) มาพอเขา้ ใจ
7. จงแสดงให้เห็นว่าสมการ (11) และ (12) มีทมี่ าจากสมการ (10)

เอกสารอา้ งอิง (References)
[1]* C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemarker. (2003). Experiments in Physical

Chemistry. 7th ed. McGraw Hill. 228-238.
[2]* P. Atkins, J. de Paula and J. Keeler. (2018). Physical Chemistry, 11th ed., Oxford

University Press, UK.
[3] J. Elliott and E. Page. (2017). Workbook in Chemistry: Physical Chemistry. Oxford

University Press, UK.
[4] Department of Chemistry. (2000). Physical Chemistry Laboratory, SCCH 338, Faculty

of Science, Mahidol University.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คมู่ ือปฏบิ ัติการวิชา 242111 73

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การทดลองท่ี 8 242111: Physical Chemistry and Applications

การหาค่าคงทส่ี มดลุ ของปฏิกริ ิยาการเกิดสารประกอบเชงิ ซ้อนเฟอรร์ กิ ไธโอไซยาเนตโดยการวัดค่าการดดู กลนื แสง
(Determination of the Equilibrium Constant for Ferric-Thiocyanate Complex by Measuring Absorbance)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

วตั ถปุ ระสงคก์ ารเรยี นรู้ (Learning objective) เพอ่ื ใหน้ ิสติ สามารถ
1. หาค่าคงที่สมดุลของการเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนเฟอร์ริกไธโอไซยาเนต (FeSCN2+) ที่เกิด

จากปฏิกิริยาระหว่างไอออนเฟอร์ริก (ferric ion, iron (III) or Fe3+) กับไอออนไธโอไซยาเนต
(thiocyanate ion, SCN-) โดยวธิ ีวัดค่าการดดู กลืนแสงได้

2. ใช้เครื่อง UV-Visible Spectrophotometer เพื่อวัดสเปกตรัม (spectrum) (spectrum) การ
ดดู กลนื แสงของสารประกอบเชงิ ซ้อน FeSCN2+ ได้

หลกั การและทฤษฏี (Theoretical background)
เมื่อสสารเริ่มเกิดปฏิกิริยา โดยทั่วไปแล้วปฏิกิริยาจะยังเกิดไม่สมบูรณ์ กล่าวคือ ระบบจะดำเนิน

ไปอยู่ที่สถานะสารมัธยันต์ โดยทั้งสารตั้งต้นและสารผลิตภัณฑ์มีความเข้มข้นคงที่เมื่อเทียบกับเวลา ณ
อุณหภูมิหนึ่ง โดยระบบดังกล่าวเรียกว่า ความสมดุลทางเคมี ซึ่งสามารถเขียนให้อยู่ในเทอมของค่าคงที่
สมดุล Kcของปฏิกิริยา ในการทดลองนี้ นิสิตจะได้ทำการศึกษาสมบัติที่สมดุลของปฏิกิริยาระหว่าง Fe3+
และ SCN-

Fe3+ (aq) + SCN- (aq) FeSCN2+ (aq) (1)

(yellow) (colorless) (dark red)

เมื่อสารละลายของ Fe3+และ SCN- ผสมกัน จะเกดิ ปฏกิ ิรยิ าดงั สมการ (1) ในระยะเวลาหนึ่ง เกิด
เป็นสารประกอบเชิงซ้อน FeSCN2+ ที่มีสีแดงเข้ม ซึ่งสามารถนำไปวัดค่าการดูดกลืนแสงเพื่อหาค่าความ
เข้มข้นของสารประกอบน้ีได้ โดยอาศัยความเข้มของสีที่แตกต่างกันโดยใช้เครื่องสเปคโตรโฟโตมิเตอร์
ขณะเริ่มเกิดปฏิกิริยาท้ัง Fe3+และ SCN- จะค่อยๆ ลดลงเม่ือเทียบกบั ก่อนเกิดปฏิกิริยา นั่นหมายความวา่
ทุกๆ 1 โมลของ FeSCN2+ที่เกิดขึ้น จะได้มาจากการทำปฏิกิริยาระหว่าง Fe3+และ SCN- อย่างละ 1 โมล
โดยจะเขียนค่าคงทีส่ มดุล (equilibrium constant, Kc ) ไดด้ ังนี้

Kc = [FeSCN2+ ] (2)
[Fe3+ ][SCN- ]

โดยสัญลักษณ์ [ ] (สัญลักษณ์ [ ] อ่านว่า square bracket) จะแทนความเข้มข้นในหน่วยโม
ลาร์ (M หรือ mol/L) และค่า Kc ในสมการ (2) เป็นค่าที่ได้ ณ อุณหภูมิหนึ่งๆ นั่นหมายความว่า สาร
ผสมระหว่าง Fe3+ และ SCN- จะเขา้ ทำปฏกิ ิริยาจนกว่าค่า Kc มคี ่าคงท่ี

คู่มือปฏิบตั ิการวิชา 242111 74

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

จุดประสงค์ของการทดลองนี้เพื่อหาค่าคงที่สมดุล (equilibrium constant, Kc ) ของปฏิกิริยา 242111: Physical Chemistry and Applications
การเกิดสารประกอบเชิงซ้อน FeSCN2+ที่มีสัดส่วนของสารตั้งต้นไม่เท่ากันและแสดงให้เห็นว่าแต่ละ
ส่วนผสมจะใหค้ ่าคงที่ Kc เหมอื นกนั เมือ่ ทำการทดลองทีอ่ ณุ หภมู เิ ดียวกนั

อุปกรณใ์ นการทดลอง (Equipments) จำนวน 1 เครื่อง
1. เครอื่ ง UV-Visible Spectrophotometer จำนวน 2 เครอ่ื ง
2. ควิ เวต (cuvette) จำนวน 5 หลอด
3. หลอดทดลอง (test tube) จำนวน 3 อัน
4. ปเิ ปตต์ (pipette) จำนวน 2 อัน
5. แท่งคนสาร (stirring rod)

สารเคมี (Materials) เข้มขน้ 0.002 M
1. สารละลายเฟอรร์ กิ ไนเตรต (Ferric nitrate, Fe(NO3)3) เขม้ ข้น 0.002 M
2. สารละลายโพเทสเซยี มไธโอไซยาเนต (Potassium thiocyanate, KSCN) เข้มขน้ 0.1 M
3. สารละลายกรดไนตริก (Nitric acid, HNO3)

วธิ ีการทดลอง (Procedure)
1. เตรียมสารละลายผสมลงในหลอดทดลอง 5 หลอด ตามสดั ส่วนดงั ตาราง

หลอดที่ ปรมิ าตรสาร (mL) 0.1 M HNO3 ปริมาตรรวม
4.0 (mL)
1 0.002 M Fe(NO3)3 0.002 M KSCN 3.0
2 5.0 1.0 2.0 10.0
3 5.0 2.0 1.0 10.0
4 5.0 3.0 0.0 10.0
5 5.0 4.0 10.0
5.0 5.0 10.0

หมายเหตุ ในการผสมสารละลายจะใชแ้ ทง่ แก้วคน (stirring rod)

2. นำสารละลายแตล่ ะหลอดมาเตมิ ลงในคิวเวต (cuvette)

ค่มู อื ปฏบิ ัตกิ ารวชิ า 242111 75

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. ใชเ้ คร่ือง UV-Visible spectrophotometer สเกนสเปกตรมั (spectrum)ในชว่ งความยาวคลนื่ 242111: Physical Chemistry and Applications
400-800 nm ดว้ ยความเรว็ 1,000 รอบต่อนาที แล้วบนั ทกึ ค่าการดดู กลืนแสง (absorbance) ทค่ี วามยาว
คลื่นทีม่ ีค่าการดูดกลืนแสงมากทสี่ ุด ( λ ) และท่คี วามยาวคลน่ื 447 nm พร้อมทัง้ บันทกึ สขี องสารละลาย

max

4. ทำทีละหลอดจนครบทั้ง 5 หลอด
5. ถ่ายรปู สเปกตรัม (spectrum)ทั้ง 5 สเปกตรัม (spectrum)ที่ได้จากการทดลอง เพอื่ นำมาอธิบายผล
หมายเหตุ นิสิตควรมคี วามเขา้ ใจในข้ันตอนการเตรยี มสารและหลกั การทำงานของเครือ่ งสเปกโทรโฟโต
มเิ ตอร์ (spectrophotometer) กอ่ นลงมือทดลองทุกครัง้

การวเิ คราะหข์ ้อมลู (Treatment of data)
การหาค่า Kc ของปฏิกริ ยิ าตามสมการ (1) มีขั้นตอนดงั น้ี

1. คำนวณหาคา่ ความเขม้ ขน้ ทสี่ มดุลของ FeSCN2+ จากค่าการดูดกลนื แสง (absorbance) ทค่ี วาม
ยาวคลนื่ 447 nm โดยใช้สมการสมการขา้ งลา่ งน้ี คือ

Absorbance (447 nm) = k [FeSCN2+]
เมือ่ กำหนดค่าสมั ประสิทธก์ิ ารดดู กลืนแสง k = 5 x 103
2. หาความเขม้ ขน้ ใหมข่ อง Fe3+ และ SCN- ในสารละลายรวม ในหลอดทดลองท่ี 1- 5 โดย
อาศยั การคำนวณ C1V1 = C2V2 หรอื การเทียบบญั ญตั ไิ ตรยางคก์ ไ็ ด้
3. นำค่าความเขม้ ขน้ เรมิ่ ต้นของ Fe3+และ SCN- ที่ได้จากขอ้ (2) และค่าความเข้มขน้ ของ FeSCN2+
ท่สี มดลุ ในข้อ (1) มาคำนวณหาความเขม้ ขน้ ของ Fe3+และ SCN- ท่ีเหลอื อยู่ ณ จุดสมดุล
4. นำขอ้ มลู ที่ไดใ้ นข้อ (2) - (3) มาคำนวณหาคา่ Kcของปฏกิ ิริยา ในแตล่ ะหลอด โดยแทนคา่ ลงใน
สมการ (2)

คำถาม (Questions)
1. หากนสิ ิตคนหนึ่งผสมสารละลาย 0.002 M Fe(NO3)3 จำนวน 5.00 mL กบั สารละลาย 0.002 M KSCN

จำนวน 5.00 mL โดยทีส่ มดุลพบว่ามีความเข้มข้นของ FeSCN2+เท่ากบั 1.4 x 10-4 M จงหาค่า Kcของ
ปฏกิ ิรยิ า

Fe3+ (aq) + SCN- (aq) FeSCN2+ (aq)

2. จงคำนวณมวลของ KSCN ทีใ่ ชใ้ นการเตรียมสารละลาย KSCN ที่มีความเขม้ ข้น 0.002 M จำนวน 100
mL

3. จงคำนวณมวลของ Fe(NO3)3•9H2O ทใี่ ชใ้ นการเตรียมสารละลาย Fe(NO3)3ที่มคี วามเข้มขน้ 0.002 M
จำนวน 100 mL

คมู่ ือปฏบิ ตั กิ ารวิชา 242111 76

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. ทำไมจงึ เลอื กทจ่ี ะใช้กรด HNO3 แทนนำ้ ปราศจากไอออน (deionized water)
5. จงอธบิ ายวา่ เพราะเหตใุ ด ในการทดลองน้ีจงึ เลือกบนั ทกึ คา่ การดูดกลืนแสง ทีค่ วามยาวคลืน่ 447 nm
6. เพราะเหตุใด สเปกตรัม (spectrum)การดูดกลืนแสงของสารในหลอดที่ 5 จึงมีลักษณะต่างไปจาก
สเปกตรมั (spectrum)ของสารในหลอดที่ 1-4

เอกสารอ้างองิ (References)
[1] F. Nyasulu and R. Barlag. Colorimetric Determination of the Iron (III)-Thiocyanate
Reaction Equilibrium Constant with Calibration and Equilibrium Solutions Prepared
in a Cuvette by Sequential Additions of One Reagent to the Other. J. Chem.
Educ., 2011, 88 (3), 313–314.
[2] C. L. Cobb, and G. A. Love. Iron (III) Thiocyanate Revisited: A Physical Chemistry
Equilibrium Lab Incorporating Ionic Strength Effects. J. Chem. Educ., 1998, 75 (1),
90-92.

[3] Mahidol University, Department of Chemistry, SCCH108: Chemistry Labs I.

(September 27, 2010). Available from:

http://chemw.sc.mahidol.ac.th/html/nanocast/2009_scch108/03_Ferrous_revised.pdf

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

คู่มือปฏบิ ตั กิ ารวิชา 242111 77

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

การทดลองท่ี 9 242111: Physical Chemistry and Applications

การหาค่าคงทกี่ ารแตกตัวของกรดอะซิติกโดยการวัดค่าพีเอซ
(Determination of Dissociation Constant of Acetic Acid by Measuring pH)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

วตั ถุประสงคก์ ารเรยี นรู้ (Learning objective) เพือ่ ใหน้ ิสิตสามารถ
1. สร้างกราฟการไทเทรตระหว่างกรดแก่ (HCl) กับเบสแก่ (NaOH) โดยการวดั คา่ pH
ด้วยเครือ่ ง pH meter ได้
2. สรา้ งกราฟการไทเทรตระหวา่ งกรดออ่ น (CH3COOH) กับเบสแก่ (NaOH) โดยการวดั คา่ pH
ด้วยเครื่อง pH meter ได้
3. ใชส้ มการท่เี ก่ยี วขอ้ งเพอื่ คำนวณคา่ pH ของสารละลายผสมกรดเบส และสารละลายบัฟเฟอรไ์ ด้
4. หาคา่ คงทข่ี องการแตกตัว (dissociation constant, Ka) ของกรดอะซิตกิ จากกราฟการไทเทรต
ระหว่างกรดออ่ น (CH3COOH) กบั เบสแก่ (NaOH) โดยการวดั ค่า pH ได้

หลักการและทฤษฏี (Theoretical background)

การไทเทรตโดยการวัดค่า pH เป็นการไทเทรตระหว่างกรดกับเบส โดยอาศัยการวัด pH หรือ

ความเข้มข้นของไอออน H3O+ ของปฏิกิริยาที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อเติมไทแทรนต์ (titrant) ลงไป

จนกระทั่งถึงจุดหนึ่ง ซึ่งปฏิกริ ิยาระหว่างกรดและเบสที่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจุดนี้จะมีการเปลี่ยนแปลง

ของ pH อยา่ งรวดเรว็ จดุ น้ีคอื จุดสมมูล (equivalent point) ของปฏกิ ริ ิยา

ในการทดลองเก่ียวกบั การวัดการเปลี่ยนแปลงของ pH จะต้องใชอ้ ิเลก็ โทรด 2 ชนิดควบคกู่ นั คือ

1. อิเล็กโทรดบ่งชี้ (indicator electrode) จะทำหน้าที่เป็นตัวติดตามการเปลี่ยนแปลงความ

เข้มข้นของไอออน H3O+ เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าของขั้วไฟฟ้านี้เปลี่ยนแปลงตาม pH ของ

สารละลายตามสมการของเนิร์นส์ (Nernst’s equation) ได้อย่างรวดเร็ว ที่นิยมใช้กันมาก

คือ อิเล็กโทรดแก้ว (glass electrode)

2. อิเล็กโทรดอ้างอิง (reference electrode) สมบัติของอิเล็กโทรดประเภทนี้จะมีศักย์ไฟฟ้า

คงที่ตลอดการทดลองที่กระทำต่อเนื่องกัน อิเล็กโทรดอ้างอิงที่นิยมใช้กันมากคือ SCE

(Saturated Calomel electrode)

อิเล็กโทรดทั้ง 2 ประเภทนี้จะถูกนำไปต่อเข้ากับเครื่องวัด pH (pH meter) ซึ่งเมื่อจุ่มอเิ ล็กโทรด

ทั้งสองลงในสารละลายที่ต้องการวัดค่า pH ก็สามารถอ่านค่า pH ออกมาได้จากสเกลบนหน้าปัดของ

เครอื่ งวดั pH โดยตรง ค่าของ pH จะสมั พนั ธ์กับศักย์ไฟฟา้ ตามสมการ

Ecell = K + 0.059pH (1)

คู่มอื ปฏบิ ัติการวิชา 242111 78

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เมือ่ Ecell คือ แรงขับเคลื่อนไฟฟ้า ซึ่งเป็นค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด
ทัง้ สอง ซึง่ จะสมั พันธ์กับปริมาณของ H3O+ ในสารละลาย

K คอื คา่ คงท่ี
กราฟของการไทเทรตระหว่างกรดกบั เบส

กราฟของการไทเทรต ได้จากการเขียนกราฟระหว่างค่า pH ของสารละลายที่เป็นตัวถูกไทเทรต
(titrand) กับปริมาตรของตัวไทเทรต (titrant) จะได้รูปร่างของกราฟเป็นตัวคล้ายตัวเอส (S curve)
กราฟของการไทเทรตจะบอกถงึ จดุ สมมลู ซึง่ จะอยใู่ นช่วงที่มีการเปลยี่ นแปลงคา่ pH อย่างมาก

ก. การไทเทรตระหวา่ งกรดแกก่ บั เบสแก่
การไทเทรตกรดแก่ เช่น HCl ที่ต้องการหาความเข้มข้นด้วยสารละลายมาตรฐานที่เป็นเบสแก่

เช่น NaOH (สารละลาย NaOH เป็นสารละลายมาตรฐานทตุ ิยภมู ิ) วัดค่า pH ของตัวถูกไทเทรต (titrand)
ในขณะทำการไทเทรต แล้วนำมาเขียนกราฟของการไทเทรต จะได้ดงั รปู ท่ี 9.1

รูปที่ 9.1 การไทเทรตระหว่างกรดแก่กับเบสแก่ (รูปซา้ ย) กราฟการไทเทรตกรดแก่ด้วยเบสแก่ และ
(รปู ขวา) กราฟการไทเทรตเบสแกด่ ว้ ยกรดแก่

(ท่ีมา https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry)

จากกราฟของการไทเทรตดังกล่าว ทำให้ทราบปริมาตรของ NaOH ที่ทำปฏิกิริยาพอดีกับ HCl
(ตรงจุดสมมูล) จึงนำมาคำนวณหาความเข้มข้นของกรดในสารละลายตัวอย่างได้ นอกจากนี้จะเห็นได้ว่า
pH ที่จุดสมมูลมีค่าประมาณ 7 ทำให้สามารถเลือกอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสมในการไทเทรตระหว่าง HCl
กับ NaOH ได้

ค่มู อื ปฏิบตั ิการวชิ า 242111 79

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อาจกล่าวได้ว่า การเลือกอินดิเคเตอร์ให้เหมาะสมในการไทเทรตนั้น ต้องเลือกให้ช่วง pH ของ
การเปลี่ยนแปลงสีของอินดิเคเตอร์ใกล้เคียงกับ pH ของจุดสมมูลมากที่สุด หรืออาจกล่าวได้ว่าเลือกอินดิ
เคเตอรท์ ีม่ ีค่า pKIn ใกลเ้ คยี งกบั pH สารละลายท่จี ุดสมมูลมากท่ีสดุ

ข. การไทเทรตระหว่างกรดอ่อนกับเบสแก่
อาจเขียนกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดอ่อน เช่น CH3COOH กับสารละลายที่ทราบความ

เขม้ ขน้ ที่แน่นอนของเบส NaOH ไดก้ ราฟของการไทเทรตดังรปู ที่ 9.2

รูปที่ 9.2 การไทเทรตระหว่างกรดออ่ นกบั เบสแก่ แก่ (รปู ซ้าย) กราฟการไทเทรตกรดออ่ นดว้ ยเบสแก่
และ (รปู ขวา) กราฟการไทเทรตเบสอ่อนดว้ ยกรดแก่

(ท่ีมา https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry)

พิจารณาส่ิงต่างๆ ทเี่ กย่ี วขอ้ งกบั กราฟของการไทเทรตไดด้ งั นี้
1) สามารถคำนวณหาความเข้มข้นของกรดอ่อนได้โดยทราบปริมาตรของตัวทำไทเทรต (เบสแก่) ท่ี
ใชไ้ ปในการทำปฏิกริ ยิ าพอดกี บั กรดออ่ นนัน้ (ปริมาตรที่จดุ สมมูล)
2) สังเกตได้ว่า pH ที่จุดสมมูลมีค่าประมาณ 9 ซึ่งต่างไปจากกรณีของการไทเทรตระหว่างกรดแก่
กับเบสแก่ ทั้งน้ีก็เพราะเมื่อ NaOH ทำปฏิกิริยากับ CH3COOH เกิดเกลือ CH3COONa ซึ่งจะ
เกดิ ปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซิส ทำให้สารละลายมสี มบตั ิเป็นเบส
3) กราฟของการไทเทรตในรูป 2 แสดงช่วงบัฟเฟอร์ ซึ่งจะเห็นได้ว่าในช่วงดังกล่าวมีการ
เปลี่ยนแปลงของ pH น้อย เนื่องจากขณะทำการไทเทรตในช่วงนี้ สารละลายประกอบด้วย
CH3COOH ที่ยังไม่ได้ทำปฏิกิริยากับ CH3COONa ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของ NaOH กับ
CH3COOH จึงเกดิ เปน็ สารละลายบฟั เฟอรข์ นึ้

คู่มือปฏิบัติการวชิ า 242111 80

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4) สามารถหาค่าคงที่ของการแตกตวั ของกรดอ่อน (Ka) ได้จากสมการ

pH = pKa + log [Salt] (2) 242111: Physical Chemistry and Applications
[Acid]

สมการที่ (2) เรียกว่า Henderson-Hassalbalch equation จะเห็นได้ว่า เมื่อความเข้มข้นของ
เกลือและกรดมีค่าเท่ากันแล้ว ค่า log [Salt] จะเท่ากับศูนย์ ทำให้ pH เท่ากับ pKa ดังนั้น สามารถจะ

[Acid]

หาค่า pKa ได้โดยตรงจากกราฟของการไทเทรต โดยหาจุดบนกราฟที่ความเข้มข้นของเกลือและกรดมีค่า
เท่ากัน และค่า pH ที่จุดนี้จะเท่ากับ pKa ในกรณีกราฟของการไทเทรตที่ได้จากการไทเทรตระหว่างกรด
อ่อนและเบสแก่ เมื่อใช้กรดอ่อนเป็นตัวถูกไทเทรตนั้นจะได้กราฟดังรูป 2 พิจารณาเมื่อกรดอ่อนถูกทำ
ปฏิกิริยาไป 50% ก็จะเกิดเกลือขึ้น 50% และเหลือกรดอ่อนที่ยังไม่ได้ทำปฏิกิริยาอยู่อีก 50% ดังนั้น ท่ี
จุดน้ีจะมคี วามเข้มข้นของเกลอื และกรดอ่อนเทา่ กัน ซ่ึงหาไดจ้ ากครึง่ หนึง่ ของปรมิ าตรทจ่ี ุดสมมลู

ตารางท่ี 9.1 แสดงการเปล่ียนสีของอนิ ดเิ คเตอร์ (indicator) ชนิดตา่ ง ๆ

ที่มา: https://courses.lumenlearning.com/boundless-chemistry/chapter/acid-base-titrations/

คูม่ อื ปฏิบตั ิการวชิ า 242111 81

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อุปกรณ์ในการทดลอง (Equipment) จำนวน 2 อนั 242111: Physical Chemistry and Applications
1. บีกเกอร์ (beaker) ขนาด 250 mL จำนวน 2 อนั
2. ปเิ ปตต์ (pipette) ขนาด 25 mL จำนวน 1 อนั
3. บวิ เรต (burette) ขนาด 50 mL จำนวน 1 เคร่อื ง
4. เครื่องวัด pH พร้อมอิเล็กโทรดแกว้ และอเิ ล็กโทรด SCE จำนวน 1 เคร่อื ง
5. เคร่ืองกวนสารระบบแมเ่ หล็ก (magnetic stirrer) จำนวน 1 อนั
6. แท่งแมเ่ หล็กคนสาร (magnetic bar) จำนวน 1 อนั
7. กระบอกฉีดนำ้ (washing bottle)

สารเคมี (Materials)
1. กรดอะซติ กิ (CH3COOH) 0.1 M ใชเ้ ปน็ ตวั ตวั ถกู ไทเทรต หรือเรยี กว่า titrand
2. กรดไฮโดรคลอริด (HCl) 0.1 M ใช้เป็นตัวตัวถูกไทเทรต หรอื เรยี กว่า titrand
3. สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (NaOH) 0.1 M ใช้เปน็ ตวั ทำไทเทรต หรือเรยี กวา่ ตวั ไทเทรต

(titrant)
4. อนิ ดเิ คเตอร:์ ฟนี อฟทาลนี (phenolphthalein), เมทลิ เรด (methyl red)

วธิ กี ารทดลอง (Procedure)
1. ศึกษาและจัดเครื่องวัด pH ตามวิธีการใช้ที่แนบมากับเครื่อง หรือสอบถามการใช้เครื่องวัด pH จาก

อาจารย์ผู้ควบคมุ หอ้ งปฏิบตั กิ าร
2. ปิเปตต์ตัวถูกไทเทรตมา 25.00 mL ใส่ลงไปในบีกเกอร์ขนาด 250 mL แล้วเติมอินดิเคเตอร์ลงไป 2

หยด (ไทเทรตกรดแก่กับเบสแก่ใช้ Methyl red และไทเทรตกรดอ่อนกับเบสแก่ใช้
phenolphthalein) บันทึกสีของสารละลายที่ได้ พร้อมกันนี้ใส่แท่งแม่เหล็ก (magnetic bar) ลงไป
เพื่อคนสารละลาย นำบีกเกอรน์ ไี้ ปวางบนเคร่ืองกวนสารระบบแมเ่ หลก็ (magnetic stirrer)
3. จุ่มอิเล็กโทรดแก้ว (glass electrode) และอิเล็กโทรด SCE (saturated calomel electrode) ลง
ไป หมุนสวทิ ซใ์ หเ้ ครอื่ งกวนสารระบบแมเ่ หล็กทำงาน อ่านคา่ pH จากเคร่อื งวดั pH และอณุ หภูมิ
4. ทำการไทเทรตสารละลายตัวอย่างกับตัวทำไทเทรต วัด pH ของสารละลายในบีกเกอร์ อ่านค่า pH
แลว้ บนั ทกึ คา่ ปรมิ าตรของตวั ทำไทเทรตกับคา่ pH ทอี่ า่ นได้ โดยเรมิ่ เตมิ ตัวทำไทเทรตครัง้ ละ 2 mL
5. เมื่อใกล้ถึงจุดสมมูล (สังเกตได้จากค่า pH จะเริ่มเปลี่ยนแปลงมากขึ้น) ให้เติมตัวทำไทเทรตครั้งละ
0.5 mLจากนั้นเมื่อสังเกตเห็นค่า pH ที่อ่านได้ต่างกันไม่มากนัก ให้เติมตัวทำไทเทรตลงไปครั้งละ 2
mL จนกระทั่ง pH มีค่าเกือบคงที่ ให้หยุดทำการไทเทรต ในขณะไทเทรตให้คอยสังเกตการ
เปลย่ี นแปลงสีของอินดิเคเตอร์
6. สร้างกราฟของการไทเทรตระหว่างกรดแก่กบั เบสแก่ และกรดอ่อนกบั เบสแก่ โดยเขียนกราฟระหวา่ ง
ปริมาตรของตัวทำไทเทรต (บนแกน X) และค่า pH (บนแกน Y) พร้อมลากเส้นแสดงการหาค่าของ

คู่มือปฏบิ ัตกิ ารวิชา 242111 82

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

จุดสมมูลและจุดที่ถูกสะเทินไป 50% บอกช่วงบัฟเฟอร์ คำนวณหาค่า Ka และ/หรือ Kb และความ
เขม้ ข้นของตวั ถกู ไทเทรตทจี่ ุดสมมลู

การวิเคราะหข์ อ้ มูล (Treatment of data) 242111: Physical Chemistry and Applications

1. ใช้โปรแกรม Microsoft Excel เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตร NaOH ท่ีเติมกับค่า pH ท่ี

วัดได้จากการทดลองเปรียบเทียบกับค่า pH ที่ได้จากการคำนวณ ทั้งในกรณีการไทเทรตระหว่างเบสแก่

กับกรดแก่ และเบสแกก่ บั กรดออ่ น

2. คำนวณหาค่า Ka ของกรดอะซิติก โดยใช้ค่า pH ที่ได้จากการทดลอง โดยใช้สมการ Henderson-
Hassalbalch equation คือ

pH = pKa + log [Salt]
[Acid]

คำถาม (Questions)
1. จดุ สมมูล (Equivalence point) เหมือนหรือตา่ งจากจดุ ยตุ ิ (End point) อยา่ งไร
2. คา่ pH ท่ไี ดจ้ ากการคำนวณ เหมือนหรอื ต่างจากคา่ pH ท่วี ดั ไดจ้ ากการทดลองอย่างไร
3. คา่ Ka ของกรดอะซติ ิกท่ีหาได้จากการทดลอง เหมือนหรอื ต่างจากค่าอ้างอิงหรือไม่ อย่างไร
4. ในขณะไทเทรตเมื่อมีการเพิ่มปริมาณเบสมากขึ้น มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสารละลาย
อยา่ งไร (ให้ตอบคำถามโดยอ้างองิ จากผลการทดลองจริง)
5. จงแสดงให้เห็นท่ีมาของสมการ Henderson-Hassalbalch equation

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เอกสารอา้ งองิ (References)
[1] C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemaker. (2003). Experiments in Physical
Chemistry. 7th ed. McGraw Hill. 665-667.
[2] ชูติมา ศรีวิบูลย์ (เลิศชวะกุล). (2533). คู่มือเคมีวิเคราะห์ 1 (Handbook of Analytical
Chemistry I). พิมพค์ รั้งที่ 4. สำนักพมิ พม์ หาวทิ ยาลยั รามคำแหง. 223-312.
[3] D.A. Skoog. et.al. (2014). Fundamentals of analytical chemistry. 9th ed. Cengage
Learning.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ค่มู ือปฏบิ ตั ิการวิชา 242111 83

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

บรรณานกุ รม (Bibliography)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

[1] คณะอาจารย์สาขาวิชาเคมีเชิงฟิสิกส์. (2543). คู่มือปฏิบัติการเคมีเชิงฟิสิกส์, ภาควิชาเคมี
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยมหิดล.

[2] คณะอาจารย์สาขาวิชาเคมีเชิงฟิสิกส์. (2549). คู่มือปฏิบัติการเคมีเชิงฟิสิกส์ 1, ภาควิชาเคมี
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั นเรศวร.

[3] ทวีชัย อมรศักดิ์ชัย, ยุทธนา ตันติรุ่งโรจน์ชัย, ทินกร เตียนสิงห์ และพรสวรรค์ อมรศักดิ์ชัย.
(2012). เคมี 1 (Chemistry 10/e). McGrawHill. US.

[4 ] C.W. Garland, J.W. Nibler and D.P. Shoemaker. (2003). Experiments in Physical
Chemistry, 7th ed., McGraw-Hill Inc., New York. US.

[5 ] P. Atkins, J. de Paula and J. Keeler. (2018). Physical Chemistry, 11th ed., Oxford
University Press, UK.

[6 ] Moorpark College, Department of Chemistry, Chemistry Labs. (September 27,
2010). Available from: http:/sunny.moorparkcollege.edu/~chemistry/chemistry_1B_labs/experiment_seven.pdf

[7] University of California Santa Cruz, Department of Chemistry and Biochemistry
Available from: http://www.chem.ucsc.edu/teaching/roland/Chem1N/pdf/1N_11_Keq.pdf

[8] C.H. Bergo, M.P. Doherty, M.W. Loffredo and R.F. Schramm, East Stroudsburg
University. ISBN: 0-87540-441-3.

[9] S. Bucak and D. Rende. (2014). Colloid and Surface Chemistry: A Laboratory
Guide for Exploration of the Nano World. CRC Press. US.

[1 0] S. A. Henrie. (2015). Green Chemistry: Laboratory Manual for General
Chemistry. CRC Press. US.

[1 1] B. Kronberg, K. Holmberg and B. Lindman. (2014). Surface Chemistry of
Surfactants and Polymers. John Wiley & Son. Ltd. UK.

[12] ศัพท์บญั ญตั ิสาํ นกั งานราชบณั ฑติ ยสภา. ที่มา https://coined-word.orst.go.th/
[13] Byron S. Gottfried. (2007). Spreadsheet Tools for Engineers Using Excel. 3rd ed.,
McGrawHill. US.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

คู่มอื ปฏิบัตกิ ารวชิ า 242111 84

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ดรรชนี (Index)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
การทดลองท่ี 1
1. เครอื่ งพิกโนมเิ ตอร์ (Pycnometer)
2. ปริมาณเชิงโมลยอ่ ย (Partial molar quantity)
3. ตัวแปรเอกซ์เทนซิฟ (Extensive variable)
4. ปริมาตร (Volume, V)
5. พลังงานอิสระกิบบ์ (Gibbs free energy, G)
6. เอนทาลปี (Enthalpy, H)
7. เอนโทรปี (Entropy, S)
8. พลังงานอสิ ระแฮมโฮส์ต (Helmholtz free energy, A)
9. ปริมาตรเชิงโมลยอ่ ย (Partial molar volume, Vi )
10. เศษส่วนโมล (Mole fraction, xi )
11. ตวั แปรอินเทนซฟี (Intensive variable)
12. ทฤษฏอี อยเลอร์ (Euler’s theorem)
13. ปริมาตรเชิงโมลย่อยของน้ำบรสิ ุทธ์ิ (Partial molar volume of pure water, V10 )
14. ปริมาตรเชงิ โมลท่ีปรากฏของตัวถกู ละลาย (Apparent molar volume of solute, V')
15. ปริมาตรเชิงโมลยอ่ ยของตัวทำละลาย (Partial molar volume of solvent, V1)
16. โมล (Mole)
17. โมลารติ ี (Molarity)
18. โมแลลติ ี (Molality)
19. มวลโมเลกุล (Molar mass)
20. ความหนาแนน่ (Density)

การทดลองท่ี 2
1. ไมเซลล์ (Micelle)
2. สารลดแรงตงึ ผวิ (Surfactants)
3. ความเขม้ ขน้ วิกฤตขิ องการเกดิ ไมเซลส์ (Critical Micelle Concentration, CMC)
4. การดูดกลนื แสง (Absorption)
5. โมเลกุลแอมฟิฟาติกหรือแอมฟิฟิลิก (Amphipathic or Amphiphilic molecules) โมเลกุลที่มีทั้ง
สว่ นที่มขี ้วั และไม่มขี ั้วอยใู่ นโมเลกุลเดียวกันนี้
6. สารลดแรงตงึ ผิวที่มปี ระจุลบ (Anionic surfactants)

คูม่ อื ปฏิบตั ิการวิชา 242111 85

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. สารลดแรงตงึ ผิวทีม่ ีประจบุ วก (Cationic surfactants)
8. สารลดแรงตึงผิวทม่ี ีทงั้ ประจบุ วกและลบ (Zwitterionic surfactants)
9. สารลดแรงตึงผิวทไี่ มม่ ีประจุ (Non-ionic surfactants)
10. การรวมตัวกันเองอยา่ งเปน็ ระเบียบ (Self-Assembly)
11. รเี วิรด์ ไมเซลส์ (Reverse micelle)
12. โซเดยี มโดเดกซลิ ซลั เฟต (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)
13. อะครดิ นี ออเรนท์ (Acridine Orange, AO)
14. ขวดปรับปริมาตร (Volumetric flask)
15. ปเิ ปตตป์ ริมาตรเฉพาะ (Measuring pipette)
16. ปเิ ปตตป์ รบั ปริมาตร (Graduated pipette)
17. เคร่อื งยวู -ี วิสเิ บิลสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ (UV-Vis Spectrophotometer)
18. คิวเวต (Cuvette)
19. ความยาวคลน่ื ทม่ี ีการดูดกลนื แสงสงู สุด (Maximum absorption wavelength, max )
20. สเปกตรัม (Spectrum)
21. กราฟเสน้ โคง้ คลา้ ยตัวเอส (Sigmoidal curve)

การทดลองที่ 3
1. อัตราการเกดิ ปฏิกริ ิยา (Rate of reaction)
2. สมการอารเ์ รเนียส (Arrhenius Equation)
3. พลงั งานกอ่ กัมมันต์ (Activated energy, Ea )
4. ปฏิกิรยิ าขัน้ ปฐม, ปฏกิ ิริยาทเี่ กิดขัน้ ตอนเดียว, ปฏกิ ิรยิ าทไ่ี ม่สามารถแยกย่อยลงไปได้อีก (Elementary
reaction)
5. สมการกฎอัตรา (Rate law)
6. อันดบั ของปฏกิ ริ ยิ า (Order of reaction)
7. ปฏิกริ ิยาอนั ดับสอง (Second order reaction)
8. ปฏกิ ิรยิ าอันดบั หน่งึ (First order reaction)
9. อตั ราการเกิดปฏิกริ ิยาข้ันเรมิ่ ต้น (The initial reaction rate)
10. ค่าคงทีอ่ ตั รา (Rate constant, k)
11. วิธีการแยก (Isolation Method)
12. ปฏกิ ริ ิยาอนั ดบั หนึง่ เทยี ม (Pseudo first-order reaction)
13. พรีเอก็ ซโ์ ปรเนลเซียสแฟกเตอร์ (Pre-exponential factor, A )
14. ค่าคงทขี่ องแก๊ส (Gas constant, R )

คู่มอื ปฏบิ ตั กิ ารวิชา 242111 86

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

15. อณุ หภูมสิ ัมบูรณ์ (Temperature, K)
16. ปฏกิ ริ ิยานาฬิกาไอโอดีน (Iodine clock reaction)
17. ไฮโดรเจนเปอออกไซด์ (Hydrogen peroxide, H2O2)
18. กรดไฮโดรไอออดิก (Hydroiodic acid, HI)
19. สมการกฎอัตราดิฟเฟอเรนเซยี ล (Differential rate law)
20. กลไก (Mechanism)
21. ขนั้ กำหนดอัตรา (The rate determining step)

การทดลองที่ 4
1. พอลไิ วนิลแอลกอฮอล์ (Polyvinyl alcohol, PVOH)
2. เครอ่ื งวัดความหนดื แบบออสวาลด์ (Ostwald viscometer)
3. การไหลแบบลามินา (Lamina flow)
4. ความหนดื (Viscosity)
5. สมั ประสทิ ธข์ิ องความหนืด (Viscosity coefficient,  )
6. เซนติพอยส์ (centipoise, cP)
7. การไหลผ่านในหลอดคะปีลารี (Capillary-flow)
8. สมการฮากาน-พอยส์อิลเล (Hagan-Poiseuille equation)
9. เครือ่ งวดั ความหนดื หรอื วิสโคมเิ ตอร์ (Viscometer)
10. ความหนืดของตวั ทำละลายบรสิ ุทธิ์ (Viscosity of pure solvent, 0 )
11. ความหนืดสมั พทั ธ์ (Relative viscosity, r )
12. ความหนาแน่นของตวั ทำละลายบริสทุ ธ์ิ (Density of pure solvent,  )
13. ความหนดื จำเพาะ (Specific viscosity, sp )

14. ความหนืดลดทอน (Reduced viscosity, red )
15. ความหนืดภายใน (Intrinsic viscosity, [ ])
16. ความหนดื แท้ (Inherent viscosity, inh )
17. สมการเครเมอร์ (Kraemer equation)
18. สมการมาร์ค-คุณ-โฮวินค-์ ซากรุ าดะ (Mark-Kuhn-Houwink-Sakurada equation)
19. โมเลกลุ พอลิเมอรท์ ม่ี ีลักษณะขดกันเป็นก้อน (Well-coiled polymer molecules)
20. โมเลกลุ พอลิเมอรท์ ่ีมีลกั ษณะคล้ายเปน็ แท่ง (Rod-like polymer molecules)
21. มวลโมเลกลุ เฉล่ยี โดยความหนืด (The viscosity-average molar mass, Mv )
22. มวลโมเลกลุ เฉลย่ี โดยจำนวน (Number-average molecular weight, M n )

คู่มือปฏบิ ตั กิ ารวชิ า 242111 87

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

23. มวลโมเลกลุ เฉล่ียโดยน้ำหนกั (Weight-average molecular weight, M w ) 242111: Physical Chemistry and Applications
24. พอลเิ มอร์ (Polymer)
88
การทดลองท่ี 5
1. ปฏิกิรยิ ารีดอกซ์ (Redox reaction)
2. ไอออนโบรไมด์ (Bromide ion, Br- )
3. ไอออนโบรเมต (Bromate ion, )BrO3-
4. สเปคเตเตอร์ไอออน (Spectator ion)
5. ปฏิกิรยิ าออกซิเดชนั่ (Oxidation reaction)
6. ปฏิกิริยารดี ักชั่น (Reduction reaction)
7. โบรมีน (Bromine, Br2)
8. ฟีนอล (Phenol)
9. เมทลิ เรด (Methyl red)
10. กรดซลั ฟิวริก (H2SO4)
11. หมวู่ อ่ งไว (Active group)
12. หมู่ใหอ้ ิเลก็ ตรอน (Electron donating group)
13. ตำแหน่งออโท (Ortho-position)
14. ตำแหนง่ เมตา (Meta-position)
15. ตำแหน่งพารา (Para-position)
15. พลงั งานจลน์ของโมเลกลุ (Kinetic energy of molecules)
16. ปจั จัยที่ไมข่ ้นึ กับอุณหภูมิ (Independent of temperature, A )

การทดลองท่ี 6
1. กราฟเสน้ โคง้ การเย็นตวั (Cooling curve)
2. แผนผงั วฏั ภาค (Phase diagram)
3. จุดยเู ทกตกิ (Eutectic point)
4. องค์ประกอบยเู ทกตกิ (Eutectic composition)
5. อุณหภมู ยิ เู ทกตกิ (Eutectic temperature)
6. การเย็นตวั ย่งิ ยวด (Super cooling)
7. ของผสมยเู ทกติก (Eutectic mixture)
8. ความร้อนแฝง (Latent heat)
9. จุดเยอื กแขง็ (Freezing point)
10. จดุ หลอมเหลว (Melting point)

คมู่ ือปฏบิ ตั ิการวชิ า 242111

Physical Chemistry and Applications Laboratory
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

11. แนฟธาลีน (Naphthalene, C10H8)
12. ไบฟนี ลิ (Biphenyl, C12H10)

การทดลองที่ 7 242111: Physical Chemistry and Applications
1. สารละลายอเิ ล็กโทรไลต์ (Electrolyte solution)
2. เคร่อื งวัดคา่ การนำไฟฟา้ (Conductometer)
3. คา่ การนำไฟฟา้ (Conductance, G )
4. คา่ การนำไฟฟ้าเชิงโมลที่ความเขม้ ข้นเจอื จางถึงขั้นสดุ (The limiting molar conductivity, Λ )
5. ค่าคงท่ีการแตกตวั (Dissociation constant, Ka)
6. คา่ ความต้านทานไฟฟ้า (The electrical resistance, R )
7. สสารทเี่ ป็นเนื้อเดยี ว (Homogeneous material)
8. สมั ประสทิ ธคิ์ วามต้านทานหรอื ความต้านทานจำเพาะ (Resistivity or the specific resistance, ρ )
9. คา่ การนำไฟฟา้ จำเพาะ (The specific conductance or Conductivity,  )
10. ค่าคงทีข่ องเซลส์ (The cell constant, θ )
11. ค่าการนำไฟฟ้าเชงิ โมล (Molar conductivity, Λc )

12. อเิ ลก็ โทรไลตแ์ ก่ (Strong electrolyte)
13. สารละลายกรดไฮโดรคลอรกิ (Hydrochloric acid, HCl(aq))
14. สาระลายโซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloride, NaCl(aq))
15. สารละลายโซเดียมอะซเิ ตต (Sodium acetate, CH3COONa(aq))
16. กฎของคอราสต์ (Kohlrausch’s law)
17. อิเล็กโทรไลต์อ่อน (Weak electrolyte)
18. สารละลายกรดอะซติ กิ (Acetic acid, CH3COOH (aq))

19. ค่าการนำไฟฟ้าเชงิ โมลของไอออนบวก (Molar conductivity of cation, + )

20. คา่ การนำไฟฟ้าเชิงโมลของไอออนลบ (Molar conductivity of anion, − )
21. ความสามารถในการแตกตวั (Degree of dissociation,  )
22. กฏการเจอื จางของออสวาลด์ (Ostwald Dilution Law)
23. คา่ การนำไฟฟ้าจำเพาะแท้จริง (Actual specific conductance, actual )

24. ค่าการนำไฟฟา้ จำเพาะได้อ่านไดจ้ ากเครือ่ งมอื (Recorded specific conductance,record )

25. ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของน้ำ (Specific conductance of water, H2O )

การทดลองท่ี 8
1. ค่าคงท่สี มดุล (Equilibrium constant, Kc )

คมู่ ือปฏิบตั กิ ารวชิ า 242111 89

Physical Chemistry and Applications Laboratory 242111: Physical Chemistry and Applications
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. สารประกอบเชิงซ้อน (Complex compound)
3. ไอออนเฟอรร์ ิก (Ferric ion, Iron (III) or Fe3+)
4. ไอออนไธโอไซยาเนต (Thiocyanate ion, SCN-)
5. สารละลายเฟอรร์ ิกไนเตรต (Ferric nitrate, Fe(NO3)3)
6. สารละลายโพเทสเซยี มไธโอไซยาเนต (Potassium thiocyanate, KSCN)
7. สารละลายกรดไนตริก (Nitric acid, HNO3)
8. คา่ การดูดกลนื แสง (Absorbance)

การทดลองท่ี 9
1. กราฟการไทเทรต (Titration curve)
2. เคร่อื งวัดพีเอช (pH meter)
3. จดุ สมมลู (Equivalent point)
4. ตัวไทเทรต (Titrant)
5. สมการเฮนเดอซัน-ฮาสเซลบาล์ช (Henderson-Hassalbalch equation)
6. ตวั ถกู ไทเทรต (Titrand)
7. อินดิเคเตอร์ (Indicator)
8. ฟนี อฟทาลนี (Phenolphthalein)
9. เมทลิ เรด (Methyl red)
10. อิเลก็ โทรดแก้ว (Glass electrode)
11. อิเล็กโทรด SCE (Saturated Calomel Electrode)
12. แทง่ แม่เหล็ก (Magnetic bar)
13. เครื่องกวนสารระบบแมเ่ หล็ก (Magnetic stirrer)
14. จดุ ยตุ ิ (End point)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

คมู่ อื ปฏบิ ตั กิ ารวชิ า 242111 90